WO2018191763A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines geblähten granulats - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines geblähten granulats Download PDF

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WO2018191763A1
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elevated temperature
air
heating
furnace shaft
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Ernst Erwin BRUNNMAIR
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Binder and Co AG
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    • C04B20/066—Expanding clay, perlite, vermiculite or like granular materials in shaft or vertical furnaces
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    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
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    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D19/00—Arrangements of controlling devices
    • F27D2019/0003—Monitoring the temperature or a characteristic of the charge and using it as a controlling value

Definitions

  • the present invention relates to a method for
  • Air flow forming air quantity is conveyed from bottom to top along the conveyor line and wherein the puffing of the sand grains in the upper half, preferably in the upper third of the conveyor line.
  • the present invention relates to an apparatus for producing a blown granules granular, mineral material with a
  • Propellant for example, for producing a pelleted granules of pearlite or obsidian sand, the apparatus comprising a furnace having a substantially vertical furnace shaft having an upper end and a lower end, wherein between the two ends
  • heating zones in each case at least one independently
  • controllable heating element to heat the material to a critical temperature and to puff the sand grains, further provided with at least one feeding means, together with an amount of air at the lower end of the furnace shaft towards the upper end of the furnace shaft so in the furnace shaft blow that up
  • Air quantity forms a flowing from bottom to top air flow, by means of which the material is conveyed from bottom to top along the conveyor line to be blown in the upper half, preferably in the upper third of the conveyor line.
  • AT 15001 U1 discloses a method and apparatus for the closed-cell puffing of mineral materials, in particular sands of volcanic rocks, e.g.
  • the processed raw sand is first dispersed in a very narrow grain band, preferably using compressed air, and then placed in a vertical expansion or furnace shaft comprising a plurality of independently controllable heating zones from below.
  • the heat is transferred by heat radiation from an inner furnace shaft surface to the grains.
  • convective heat transfer processes take place, namely on the one hand from the hot furnace shaft surface to the flowing medium and on the other hand by the
  • the starting point of the present invention is the recognition that the regulation of the flow rate of the flowing medium, in particular of that air which is also used for the dispersion, alone does not lead to the desired success. Tried by the least possible
  • Flow rate of the dispersing air in the furnace shaft to increase the residence time of coarser (sand) grains (longer residence time means a higher energy transfer by heat radiation to the grain), learn the grains by the difference in velocity between dispersing and Material an energy loss by convection to the dispersing air. If, on the other hand, it is attempted by the highest possible flow velocity of the dispersing air
  • the heating of the material offers - in addition to the detection of the isenthalp expansion process and the adaptation of the
  • Temperature profile in the shaft an additional possibility to influence the expansion result in a targeted manner.
  • it can be ensured by means of warming up that the expansion in the last shaft element or in the upper half, preferably in the upper third of a conveying path in
  • distended granules of granular, mineral Material with a blowing agent for example for producing a blown granules of pearlite or obsidian sand; wherein the material is placed in an oven; wherein the material is conveyed in a substantially vertical furnace shaft of the furnace along a conveying path through a plurality of heating zones arranged vertically separate from each other, wherein each heating zone can be heated with at least one independently controllable heating element; wherein the material is heated to a critical temperature at which the
  • Conveyor takes place, according to the invention provided that the material is heated, so that the material immediately before it enters the furnace shaft a
  • Material inlet temperature which is less than the critical temperature and greater than an ambient temperature.
  • That the heating zones thereby define the furnace shaft or, under furnace shaft, that section of the furnace in which the heating zones are arranged.
  • substantially standing upright is meant that a slight deviation from the vertical, e.g., due to manufacturing error tolerances, is possible.
  • the material inlet temperature is to be understood as the temperature of the material averaged over it
  • the material inlet temperature can be measured.
  • the ambient temperature is preferably measured in an environment outside the furnace, in the immediate vicinity of the area where the material enters the furnace shaft
  • Material with a blowing agent for example for producing a blown granules of pearlite or Obsidiansand
  • the apparatus comprising a furnace having a substantially vertical furnace shaft having an upper end and a lower end, wherein between the two ends a conveying path, which through several, vertically
  • heating zones in each case at least one independently
  • controllable heating element to heat the material to a critical temperature and to puff the sand grains, further provided with at least one feeding means, together with an amount of air at the lower end of the furnace shaft towards the upper end of the furnace shaft so in the furnace shaft blow that up
  • Air quantity forms a flowing from bottom to top air flow, by means of which the material is conveyed from bottom to top along the conveyor line to be blown in the upper half, preferably in the upper third of the conveyor line, according to the invention provided that at least one upstream of the furnace shaft Means for heating the material is provided to ensure that the
  • Material inlet temperature which is less than the critical temperature and greater than an ambient temperature. According to the above, the material inlet temperature is the temperature of the material in a region disposed between the supply means and the furnace shaft.
  • Embodiment of the method according to the invention provided that the amount of air to a second elevated temperature, which is less than the critical temperature and greater than the ambient temperature, is warmed. That the air warmed to the second elevated temperature can be used to warm the
  • the material inlet temperature is preferably not equal to the second elevated temperature, more preferably less than the second elevated temperature.
  • Air volume to a second elevated temperature that is less than the critical temperature and greater than that
  • the material is dispersed in the amount of air before the material enters the furnace shaft. Accordingly, the dispersed material
  • Dispersion ensures that the material enters the furnace shaft with as homogeneous a spatial distribution as possible and flows through it as a result.
  • the at least one supply means comprises a solid / air nozzle, which compressed air and the unblended material can be fed to disperse the material in the amount of air. Ie the amount of air is provided by the compressed air
  • the above-mentioned heating of the amount of air can be done by heating or heating of the compressed air.
  • This heating can e.g. be made possible by a heater in a compressed air tank.
  • the material before dispersing to a first elevated temperature which is smaller than the critical temperature and greater than the ambient temperature, is warmed up.
  • the first elevated temperature is an average temperature averaged over the material before dispersing or before the nozzle. That individual sand bodies may have a temperature different from the first elevated temperature.
  • Embodiment of the method according to the invention provided that the amount of air is heated prior to dispersing to the second elevated temperature.
  • the at least one means for heating the amount of air is connected upstream of the second elevated critical temperature of the solid / air nozzle.
  • Material inlet temperature is provided at least the heated to the second elevated temperature air quantity. That In addition, it may also be provided further means for heating the material to the material inlet temperature.
  • Dispersing is warmed to the first elevated temperature. That This also contributes to the heating of the material on the
  • the at least one, the solid / air nozzle upstream means for heating the material to the first elevated temperature comprises at least one heater, with which in
  • Reservoir befindlichem material is heatable. In order to keep the cost of the process according to the invention low, it is provided in a preferred embodiment of the method according to the invention that heated only as the means for heating the material to the material inlet temperature to the second elevated temperature
  • Air quantity is provided.
  • no heated storage container for the material is provided in this case for warming.
  • first and second elevated temperature are as equal as possible. It is therefore provided in a preferred embodiment of the method according to the invention that the
  • Absolute amount of a differential temperature which is the difference between the first elevated temperature and the second elevated temperature, is at most 50%, preferably at most 30%, more preferably at most 10%, of the first elevated temperature.
  • Absolute amount of a differential temperature which is the difference between the first elevated temperature and the second elevated temperature, is at most 50%, preferably at most 30%, more preferably at most 10%, of the first elevated temperature.
  • Absolute amount of the differential temperature is at most 2% of the first elevated temperature, wherein the differential temperature is preferably zero.
  • Absolute amount of the differential temperature is at most 2% of the first elevated temperature, wherein the differential temperature is preferably zero.
  • the second elevated temperature is less than the first elevated temperature.
  • the second elevated temperature is less than the first elevated temperature.
  • Grain band of the material is selected, wherein the second elevated temperature is chosen the lower, the larger the grain band of the material.
  • Expansion process involving a temperature drop, i. an abrupt decrease in material temperature, and the corresponding adaptation of the temperature profile in the shaft. That This temperature drop is not a result of a set temperature profile in the furnace shaft, but due to the isenthalping expansion process.
  • the surface properties of the expanded grains can be influenced in a targeted manner by detecting the temperature drop or the isenthalpen swelling process. For example, a re-heating above the critical temperature can be prevented in order to prevent the surface from tearing open and, in particular, to obtain grains which have been completely closed-cell expanded. Or it may be deliberately initiated such a renewed increase in temperature, if a rupture of the surface of the expanded grains is to be consciously accepted or even achieved.
  • Conveyor to be controlled in response to the critical temperature in order to prevent an increase in the material temperature along the remaining conveyor line to or above the critical temperature or targeted to
  • Material temperature measuring means for direct and / or indirect measurement of the temperature and / or the change in temperature of the material along the conveying path are provided and a control and control unit, with the
  • Temperature of the material preferably of at least 20 ° C, to detect between two successive positions along the conveying path, and that the heating elements by the control and regulating unit in dependence on the
  • Extracting the size and / or density of the expanded sand grains, preferably running, is determined.
  • a bulk density measurement is provided for this purpose. This can e.g. permanently check 60-90% of the expanded granules in terms of bulk density.
  • the expansion result can be continuously monitored and process parameters can be adapted immediately if the expansion result deviates from the desired expansion result. That The density of the expanded grains of sand can be regulated in a targeted manner.
  • At least one heating element of a last heating zone is controlled.
  • the performance can be reduced to one
  • the Density and the homogeneity of the expanded sand grains are at least roughly regulated.
  • a control and control unit which is designed so that the power of the at least one heating element of a last heating zone is controlled to control the density of the expanded sand grains. It can be the same control and control unit that is also used for temperature control.
  • the control unit is connected to the means for determining the density and with
  • Temperature profiles in the heating zones along the conveyor line can that place or area of the conveyor line, where the
  • the puffing can be shifted towards the end of the conveying path.
  • the regulation can be such that the puffing takes place immediately before the last heating zone.
  • the performance of the heating elements of all heating zones, except the last heating zone, are controlled to certain desired values or to values in certain desired value ranges.
  • control and control unit is designed so that for controlling a Position of the detected first reduction in the temperature of the material except for the performance of the at least one
  • Heating elements of all heating zones are controlled. Alternatively or additionally, however, the
  • Material inlet temperature can be controlled to the position of the temperature drop along the conveyor line to
  • the material inlet temperature can be adjusted in particular by a suitable choice of the first and / or second elevated temperature. It is therefore provided in a preferred embodiment of the method according to the invention that, for controlling the position of the detected first reduction of the temperature of the material, the first elevated temperature and / or the second elevated temperature are controlled.
  • control and control unit is designed so that for controlling the position of the detected first reduction in the temperature of
  • Materials are controlled the first elevated temperature and / or the second elevated temperature.
  • Temperature and / or the second elevated temperature to be controlled. That the first and / or second elevated temperatures are controlled to take on desired values or values in desired ranges. This not only the point or the area along the
  • the density and / or Size is preferably used as a controlled variable.
  • a control and control unit is provided which is designed so that the first elevated temperature and / or the second increased to control the density and / or size of the expanded sand grains
  • Temperature controlled It can be the same control and control unit that is also used for the
  • Control unit is connected to the means for determining the density and / or size and with the at least one means for heating the material to the first elevated temperature and / or with the at least one means for heating the air quantity to the second elevated temperature.
  • the homogeneity of the density and / or size can also be used as a controlled variable, the first and / or second elevated temperature being controlled so as to assume desired values or values in desired values. Accordingly, it is provided in a preferred embodiment of the method according to the invention that, for controlling the homogeneity of the density and / or size of the expanded sand grains, the first elevated temperature and / or the second elevated temperature are controlled.
  • a control and control unit is provided which is designed so that for controlling the homogeneity of the density and / or size of
  • the first elevated temperature and / or the second elevated temperature are controlled. It can be the same control and control unit, which is also used for the temperature control (for heating the material to the Material inlet temperature) is used; the control and regulation unit is connected to the means for determining the density and / or size in order to determine the homogeneity of the density and / or size and with the at least one means for heating the material to the first one
  • Material inlet temperature is at least 30%, preferably at least 90%, of the critical temperature. Analogously, it is provided in a preferred embodiment of the device according to the invention that the material inlet temperature is at least 30%, preferably at least 90%, of the critical temperature. In this way it is particularly easy or reliable homogeneous in practice
  • the material inlet temperature is at least 240 ° C, preferably at least 720 ° C. Analogously, it is in a preferred embodiment of the invention
  • the material inlet temperature is at least 240 ° C, preferably at least 720 ° C.
  • a supply air is blown from below into the furnace shaft and / or sucked in to support the conveyance of the material along the conveying path, wherein the supply air before their entry into the
  • Oven shaft is preheated to a further elevated temperature.
  • the further elevated temperature greater than the ambient temperature and less than that
  • the supply air supports this pneumatic conveying.
  • the material is heated quickly.
  • the preheating of the supply air prevents a, in particular too large, part of the heating of the material generated by the heating is transferred by convection to the supply air.
  • furnace shaft can be heated or preheated, thus a shorter furnace shaft can be built or regulated much more sensitive.
  • At least one means is provided to blow in order to support the delivery of material along the conveyor air supply from below into the furnace shaft and / or suck, and that
  • At least one means is provided for preheating the supply air to a further elevated temperature, which is the
  • Oven shaft is connected upstream.
  • means for blowing e.g., a fan or blower or compressor
  • means for sucking e.g., a fan or blower downstream of the furnace shaft, the supply air entering the furnace shaft from the bottom in each case.
  • preheated supply air before it enters the furnace shaft is mixed with the material dispersed in the air.
  • the supply air is at a
  • the at least one means for blowing and / or sucking the supply air comprises a tube, which tube at least in sections
  • Oven shaft is connected and on the other hand between the at least one means for preheating the supply air and the
  • Furnace shaft That the arrangement of the pipe is such that it can be used to convey the preheated air into a region between the solid / air nozzle and the furnace shaft or the lower end of the furnace shaft.
  • Fig. 1 is a flow diagram of a first embodiment of a device according to the invention for carrying out a first embodiment of a method according to the invention, to be blown material is heated by means of heated compressed air before it enters a furnace shaft from below, wherein the compressed air forms an amount of air in which the material is dispersed before it enters the furnace shaft
  • Fig. 2 is a flow chart of a second embodiment of
  • Fig. 3 is a flowchart of a third embodiment of
  • Embodiment according to FIG. 3 additionally preheated supply air is blown into the furnace shaft from below
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a first
  • Embodiment of a device according to the invention with which a first embodiment of a method according to the invention for the production of expanded microspheres 2 or of blown granules 2 can be carried out.
  • Starting material for the expanded microspheres 2 is a sand-shaped or dust-shaped, in particular mineral, material with a blowing agent. Im shown
  • Embodiment Perlitsand 1 is assumed as material being bound in perlite water, which acts as a blowing agent in the blowing process.
  • the diameter of the pearlite grains 1 is typically less than 100 pm.
  • Oven shaft 4 which is substantially perpendicular - i. a slight deviation from the vertical, e.g. due to manufacturing error tolerances is possible - extends from a lower end 13 to an upper end 12 from bottom to top. Between the ends 13, 12 extends a
  • Conveyor line 5 which is indicated in Fig. 1 by a dashed line. This line simultaneously marks a radial center of the furnace shaft 4.
  • Conveying direction 19 seen successively arranged heating zones 6, through which the conveyor line 5 leads. That the heating zones 6 define the furnace shaft 4 or is under
  • Each heating zone 6 is independent with at least one
  • controllable heating element 7, which may in particular be an electric heating element 7.
  • the perlite sand 1 in the furnace 3 or furnace shaft 4 can be brought to a critical temperature at which the surfaces of the pearlite grains 1 become plastic and the pearlite grains 1 due to the
  • Propellant - here water vapor - be blown.
  • the Perlitsand 1 is abandoned together with an amount of air at the lower end 13 in the furnace 3 or furnace shaft 4 and blown in the direction of the upper end 12, ie from bottom to top.
  • For this injection is a solid / air nozzle 14th
  • Compressed air tank 21 supplied.
  • the compressed air 15 is doing by means of a blower / compressor 25, which is supplied via an air supply 26 air generated and in the
  • Compressed air tank 21 blown.
  • the solid / air nozzle 14 ensures that a downwardly flowing air flow is formed by means of which the perlite sand 1 is conveyed from bottom to top along the conveying path 5 in the conveying direction 19. By promoting from bottom to top is prevented in principle that resulting buoyancy forces cause the
  • Inner wall of the furnace shaft 4 can be avoided and sticking of individual grains of Perlitsands 1 and des
  • perlite sand 1 has about 780 ° C just prior to its bloating. Since the swelling process, in which the pearlite grains 1 expand, is an isenthalpic process, the perlite sand 1 cools on swelling, typically to about 590 ° C, which is also referred to as a temperature drop. Depending on the material, the temperature drop is at least 20 ° C, preferably at least 100 ° C. A detection of the temperature drop or the detection of the position at which the temperature drop occurs in the furnace shaft 4 makes it possible to specifically control the heating elements 7 along the remaining conveyor section 5, in particular the surface structure or surface properties of
  • a plurality of positions 10 are provided for a temperature measurement to the Position of the temperature fall or the position of a first reduction in the temperature of the material - due to the isenthalpen inflating - to be able to determine.
  • temperature sensors 23 are provided for temperature measurement, which are connected to a control and control unit 16 (indicated by the
  • Control unit 16 are evaluated.
  • Embodiments for the heating elements 7 of the heating zones 6 are provided are performed.
  • Control unit 16 connected (indicated by the dashed lines), which can evaluate the data of the current or power meters 24.
  • the temperature difference between the expanded granules 2 and the heating elements 7 is significantly greater than between the pearlite sand 1 and the heating elements 7
  • Heat flow or the power consumption of the heating elements 7 from one heating zone 6 to the next is an increase, whereas due to the successive heating of Perlitsands 1 before the expansion process, the change in power consumption along the conveyor line 5 is a decrease.
  • control in particular for control along the remaining after the temperature fall conveyor line 5 and the heating elements 7 are connected to the control and regulation unit 16 (indicated by the dashed lines), so that a
  • Conveyor 5 can be selectively prevented or made possible at or above the critical temperature.
  • Microspheres 2 are bloated. An agglomeration of the
  • Perlitsands 1 is favored by moisture. Therefore, the perlite sand 1 is typically prepared before it enters the reservoir 8, the preparation of a
  • Drying process includes. Moreover, an agitator may be provided in the reservoir 8 to prevent bridge formation between the pearlite grains 1. However, since promotion of the fine dusty Perlitsands 1 is hardly possible even without formation of agglomerates in the dry state, the Perlitsand 1 in the amount of air with which it is fed into the furnace shaft 4, dispersed by means of the solid / air nozzle 14.
  • the expanded granules 2 together with the heated air in the furnace shaft 4 at the upper end 12 of the furnace shaft 4 are discharged. That the expanded microspheres 2 are present in a gas-material stream 33.
  • the gas-material stream 33 is, after it has leaked out of the furnace shaft 4, cooling air 27 added.
  • the expanded granules 2 is cooled, preferably to a processing temperature less than or equal to 100 ° C, which facilitates the further handling of the expanded granules 2, in particular during its further processing.
  • the invention provides that the perlite sand 1 is warmed before it enters the furnace shaft 4, so that the
  • Oven shaft 4 has a material inlet temperature T3, which is smaller than the critical temperature and greater than an ambient temperature RT. As can be seen from the illustrations of FIGS. 1 to 4, the ambient temperature RT in the embodiments shown is measured in the immediate vicinity of the region where the perlite sand 1 enters the furnace shaft 4.
  • the material temperature T3 is at least 30%, more preferably at least 90%, of the critical temperature.
  • the material inlet temperature T3 is at least 30%, more preferably at least 90%, of the critical temperature.
  • At least 240 ° C preferably at least 720 ° C.
  • Material inlet temperature T3 causes an earlier onset of expansion and usually also leads to lighter bloated granules 2.
  • Another advantage is that due to the reduced heat emission of Perlitsands 1 to the amount of air in the furnace shaft 4 a more homogeneous temperature distribution in the to be blown
  • Perlite sand 1 and thus a uniform expanded granules 2 can be achieved.
  • the furnace shaft 4 means for heating the
  • Perlitsands 1 heated to the material inlet temperature T3 compressed air 15 is provided, which increased to a second
  • warmed air volume is a heater 22 of the
  • Compressed air tank 21 is provided.
  • the heater 22 is by means of a controllable valve 32, which of the control and
  • Control unit 16 can be controlled, controllable.
  • the second elevated temperature T2 of the heated air quantity is monitored by means of a temperature sensor 23, which is also connected to the control and control unit 16 (indicated by the dashed line), so that the control and control unit 16, the heater 22 by means of the controllable
  • Valve 32 can regulate so that the desired second elevated temperature T2 is reached.
  • the temperature sensor 23 measures in the illustrated embodiment, the second elevated temperature
  • Material inlet temperature T3 which is typically smaller than the second increased in the embodiment of FIG.
  • Blower / compressor 25 fed directly to the solid / air nozzle 14.
  • a heater 9 is provided in the storage container 8 in order to heat the perlite sand 1 present in the storage container 8.
  • the Heating takes place in such a way that the perlite sand 1 has a first elevated temperature T 1 before it enters the solid / air nozzle 14 or, prior to dispersing.
  • This first elevated temperature Tl is smaller than that
  • upstream temperature sensor 23 are measured.
  • Reservoir 8 has a controllable valve 32 which is connected to the control and control unit 16 (indicated by the dashed line) and is controlled by this.
  • the first elevated temperature Tl of the warmed Perlitsands 1 is by means of the temperature sensor 23 of the control and
  • Control unit 16 monitors, so that the rule and
  • Control unit 16 the heater 9 can control by means of the controllable valve 32 so that the desired first increased
  • Embodiment of Fig. 2 is typically slightly lower than the first elevated temperature Tl.
  • the third embodiment of FIG. 3 represents
  • Material inlet temperature T3 is the result.
  • the absolute value is one
  • Difference temperature which is the difference between the first elevated temperature Tl and the second elevated temperature T2, at most 50%, preferably at most 30%, especially
  • the fourth embodiment shown in FIG. 4 is compared to the third embodiment of FIG.
  • Supplying a supply air 34 is provided, which is blown from below into the furnace shaft 4 to the promotion of
  • Temperature T4 is preheated. Preferably, the further elevated temperature T4 is greater than that
  • a fan 35 and a pipe 17 are provided in the embodiment of FIG. 4.
  • the fan 35 By means of the fan 35, the supply air 34 is blown into the pipe 17, wherein in the tube 17, a heater 36 is arranged to increase the supply air 34 to the other
  • the fan 35 and the heater 36 are thus connected upstream of the furnace shaft 4.
  • the heater 36 includes a controllable valve 32 which is connected to the control unit 16 (indicated by the
  • the further elevated temperature T4 of the preheated supply air 34 is measured by means of a temperature sensor 23, preferably at a point in the pipe 17 which is connected downstream of the heater 36. Also, this temperature sensor 23 is connected to the control unit 16 (indicated by the dashed line), which evaluates its signals to control the heater 36 by means of the controllable valve 32 so that the further elevated temperature T4 of the preheated supply air 34 a has desired value.
  • the tube 17 opens into an area which connects directly to the solid / air nozzle 14. That the tube 17 is at least partially on the one hand between the solid / air nozzle 14 and the
  • the preheated supply air 34 is added to the dispersed perlite sand 1.
  • the further elevated temperature T4 of the preheated supply air 34 is selected so that it is at least as large as that of the dispersed Perlitsands 1 to prevent cooling of the Perlit sand 1 due to the addition of the preheated supply air 34.
  • the desired material inlet temperature T3 can be adjusted with high precision.
  • the gas material stream 33 is fed to a density measuring device 18, where at least part of the expanded granulate 2 entrained in the gas material stream 33 is deposited.
  • Density measuring device 18 has a sensor 31, in a conventional manner, for example, optically, the density of this expanded granules 2 determined. About a rotary valve 29, this expanded granules 2 is discharged from the density measuring device 18 and, for example, a silo (not shown) are supplied. Furthermore, one of the density measuring device 18 downstream filter 28 is provided to the still located in the gas-material flow 33 expanded granules 2 as completely as possible
  • the expanded granules 2 and the gas material stream 33 is cooled by the cooling air 27, in particular to a temperature less than or equal to 120 ° C, the
  • Granulate 2 is discharged from the filter 28 via a rotary valve 29 and may e.g. a silo (not shown) are supplied.
  • a filtered through the filter 28 exhaust air 30 is discharged via a filter 28 downstream fan 25 to the atmosphere.
  • the determination of the density of the expanded granules 2 makes it possible to regulate the expansion or expansion process even more sensitively. By measuring the expansion result can be controlled continuously and process parameters can be adjusted immediately if the actual
  • control and control unit 16 is also connected to the sensor 31 (indicated by the dashed line) and continuously evaluates its data, by means of the control unit 16, the density of the expanded
  • Microspheres 2 are targeted to ensure the desired quality of the expansion result.
  • the performance of the at least one heating element 7 a last heating zone 11 are controlled, wherein the Power is preferably controlled to a desired value or a value in a desired value range.
  • the heating elements 7 of the heating zones 6 before the last heating zone 11 is preferably controlled so that the isenthalpe expansion process takes place before, in particular immediately before, the last heating zone 11. That the detection of
  • Position of the temperature fall is used to move this position to a desired position along the
  • Conveyor line 5 namely to a position before, in particular immediately before, the last heating zone 11, by suitable control of the heating elements 7 by means of the control and
  • Control unit 16 at least roughly.
  • Material inlet temperature T3 allows, for which purpose by means of the control and control unit 16, the first elevated temperature Tl and / or the second elevated temperature T2 and / or the further elevated temperature T4 are suitably controlled. Accordingly, for the extremely fine control of the density of the expanded granules 2, the first elevated temperature Tl and / or the second elevated temperature T2 and / or the further elevated temperature T4 by means of the control and
  • Control unit 16 are suitably controlled.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines geblähten Granulats (2) aus sandkornförmigem, mineralischem Material (1) mit einem Treibmittel; wobei das Material in einem Ofenschacht (4) entlang einer Förderstrecke (5) durch mehrere Heizzonen (6) gefördert wird; wobei das Material (1) auf eine kritische Temperatur erhitzt wird, bei welcher die Oberflächen der Sandkörner (1) plastisch werden und die Sandkörner (1) aufgrund des Treibmittels gebläht werden; wobei das Aufgeben des Materials gemeinsam mit einer Luftmenge von unten erfolgt, wobei das Material (1) mittels der im Ofenschacht (4) von unten nach oben strömenden Luftmenge von unten nach oben entlang der Förderstrecke (5) gefördert wird und wobei das Blähen der Sandkörner (1) in der oberen Hälfte der Förderstrecke (5) erfolgt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Material (1) angewärmt wird, sodass das Material (1) unmittelbar vor dessen Eintritt in den Ofenschacht (4) eine Materialeintrittstemperatur (T3) aufweist, die kleiner ist als die kritische Temperatur und größer als eine Umgebungstemperatur (RT).

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR HERSTELLUNG EINES GEBLÄHTEN
GRANULATS
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Herstellung eines geblähten Granulats aus sandkornförmigem, mineralischem Material mit einem Treibmittel, beispielsweise zur Herstellung eines geblähten Granulats aus Perlit- oder Obsidiansand; wobei das Material in einen Ofen aufgegeben wird; wobei das Material in einem im Wesentlichen senkrecht stehenden Ofenschacht des Ofens entlang einer Förderstrecke durch mehrere, vertikal voneinander getrennt angeordnete Heizzonen gefördert wird, wobei jede Heizzone mit zumindest einem unabhängig steuerbaren Heizelement beheizt werden kann; wobei das Material dabei auf eine kritische Temperatur erhitzt wird, bei welcher die Oberflächen der Sandkörner plastisch werden und die Sandkörner aufgrund des Treibmittels gebläht werden; wobei das geblähte Material aus dem Ofen ausgetragen wird, wobei weiters das Aufgeben des Materials gemeinsam mit einer Luftmenge von unten erfolgt, wobei das Material mittels der im Ofenschacht von unten nach oben strömenden, eine
Luftströmung ausbildenden Luftmenge von unten nach oben entlang der Förderstrecke gefördert wird und wobei das Blähen der Sandkörner in der oberen Hälfte, vorzugsweise im obersten Drittel der Förderstrecke erfolgt.
Weiters betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung eines geblähten Granulats aus sandkornförmigem, mineralischem Material mit einem
Treibmittel, beispielsweise zur Herstellung eines geblähten Granulats aus Perlit- oder Obsidiansand, die Vorrichtung umfassend einen Ofen mit einem im Wesentlichen senkrecht stehenden Ofenschacht, der ein oberes Ende und ein unteres Ende aufweist, wobei zwischen den beiden Enden eine
Förderstrecke verläuft, welche durch mehrere, vertikal
voneinander getrennt angeordnete Heizzonen führt, wobei die Heizzonen jeweils zumindest ein voneinander unabhängig
steuerbares Heizelement aufweisen, um das Material auf eine kritische Temperatur zu erhitzen und die Sandkörner zu blähen, wobei weiters mindestens ein Zuführmittel vorgesehen ist, um das ungeblähte Material gemeinsam mit einer Luftmenge am unteren Ende des Ofenschachts in Richtung oberes Ende des Ofenschachts so in den Ofenschacht einzublasen, dass die
Luftmenge eine von unten nach oben strömende Luftströmung ausbildet, mittels welcher das Material von unten nach oben entlang der Förderstrecke gefördert wird, um in der oberen Hälfte, vorzugsweise im obersten Drittel der Förderstrecke gebläht zu werden.
STAND DER TECHNIK
Aus der AT 15001 Ul sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum geschlossenzelligen Blähen von mineralischen Materialien, insbesondere von Sanden aus vulkanischen Gesteinen wie z.B.
Perlit oder Obsidian, mit sehr kleinen Körnungen von weniger als 100 pm bekannt. Dabei wird der aufbereitete Rohsand in einem möglichst engen Kornband, vorzugsweise unter Anwendung von Druckluft, zuerst dispergiert und anschließend in einen mehrere unabhängig voneinander regelbare Heizzonen umfassenden vertikalen Expansions- bzw. Ofenschacht von unten aufgegeben. Im Ofenschacht selbst wird die Wärme durch Wärmestrahlung von einer inneren OfenschachtOberfläche auf die Körner übertragen. Weiters finden konvektive Wärmeübertragungsvorgänge statt, nämlich einerseits von der heißen Ofenschachtoberfläche auf das strömende Medium und andererseits durch die
Geschwindigkeitsunterschiede zwischen dem strömenden Medium und den Körnern vom Korn auf das strömende Medium. Es zeigt sich, dass diese konvektiven Wärmeübertragungsvorgänge zu einer unerwünschten Beeinträchtigung der Gleichförmigkeit des Expansionsprodukts führen. Insbesondere werden mit bekannten Verfahren und Vorrichtungen vergleichsweise kleinere Körner überexpandiert und vergleichsweise größere Körner
unvollständig expandiert bzw. gebläht.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
verbessertes Verfahren bzw. eine verbesserte Vorrichtung für die Herstellung eines geblähten Granulats aus Material mit sehr kleinen Körnungen zur Verfügung zu stellen, die die genannten Nachteile vermeiden und eine erhöhte
Gleichförmigkeit des geblähten Granulats ermöglichen.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Zunächst ist Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung die Erkenntnis, dass die Regelung der Strömungsgeschwindigkeit des strömenden Mediums, insbesondere jener Luft, die auch für die Dispergierung verwendet wird, alleine nicht zum gewünschten Erfolg führt. Versucht man, durch möglichst geringe
Strömungsgeschwindigkeit der Dispergierluft im Ofenschacht die Verweilzeit von gröberen ( Sand- ) Körnern zu vergrößern (längere Verweilzeit bedeutet eine höhere Energieübertragung durch Wärmestrahlung auf das Korn) , erfahren die Körner durch den Geschwindigkeitsunterschied zwischen Dispergierluft und Material einen Energieverlust durch Konvektion an die Dispergierluft . Versucht man hingegen, durch möglichst hohe Strömungsgeschwindigkeit der Dispergierluft den
Geschwindigkeitsunterschied zwischen Dispergierluft und
Material gering zu halten, reicht die Verweilzeit im
Ofenschacht nicht mehr aus, um die Körner auf
Erweichungstemperatur zu erwärmen.
Die Idee der vorliegenden Erfindung ist nunmehr, dass das sandkornförmige Material vor dessen Eintritt in den
Ofenschacht auf eine Temperatur unterhalb des
Erweichungspunktes des Vulkanglases bzw. unterhalb der
kritischen Temperatur des jeweiligen sandkornförmigen
Materials erhitzt wird. Durch die Höhe dieser vorgeschalteten Anwärmung lässt sich die vom Korn auf das Medium übertragene Wärmemenge und damit der Expansionszeitpunkt sehr feinfühlig - auch innerhalb einer Heizzone - regeln. Eine Erhöhung der Temperatur (der Anwärmung) bewirkt dabei ein früheres
Eintreten der Expansion und führt für gewöhnlich auch zu leichteren Granulaten. Eine Verringerung der Temperatur (der Anwärmung) führt zu gegenteiligen Effekten. Ein weiterer
Vorteil ist, dass durch die reduzierte Wärmeabgabe eine homogenere Temperaturverteilung im Korn und damit ein
gleichmäßigeres Expansionsergebnis erzielt werden.
Das Anwärmen des Materials bietet - neben der Detektion des isenthalpen Expansionsvorgangs und der Anpassung des
Temperaturprofils im Schacht - eine zusätzliche Möglichkeit, das Expansionsergebnis gezielt zu beeinflussen. Insbesondere kann mittels des Anwärmens sichergestellt werden, dass die Expansion im letzten Schachtelement bzw. in der oberen Hälfte, vorzugsweise im obersten Drittel einer Förderstrecke im
Ofenschacht stattfindet und keinesfalls davor.
Daher ist es bei einem Verfahren zur Herstellung eines
geblähten Granulats aus sandkornförmigem, mineralischem Material mit einem Treibmittel, beispielsweise zur Herstellung eines geblähten Granulats aus Perlit- oder Obsidiansand; wobei das Material in einen Ofen aufgegeben wird; wobei das Material in einem im Wesentlichen senkrecht stehenden Ofenschacht des Ofens entlang einer Förderstrecke durch mehrere, vertikal voneinander getrennt angeordnete Heizzonen gefördert wird, wobei jede Heizzone mit zumindest einem unabhängig steuerbaren Heizelement beheizt werden kann; wobei das Material dabei auf eine kritische Temperatur erhitzt wird, bei welcher die
Oberflächen der Sandkörner plastisch werden und die Sandkörner aufgrund des Treibmittels gebläht werden; wobei das geblähte Material aus dem Ofen ausgetragen wird, wobei weiters das Aufgeben des Materials gemeinsam mit einer Luftmenge von unten erfolgt, wobei das Material mittels der im Ofenschacht von unten nach oben strömenden, eine Luftströmung ausbildenden Luftmenge von unten nach oben entlang der Förderstrecke gefördert wird und wobei das Blähen der Sandkörner in der oberen Hälfte, vorzugsweise im obersten Drittel, der
Förderstrecke erfolgt, erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Material angewärmt wird, sodass das Material unmittelbar vor dessen Eintritt in den Ofenschacht eine
Materialeintrittstemperatur aufweist, die kleiner ist als die kritische Temperatur und größer als eine Umgebungstemperatur.
D.h. die Heizzonen definieren dabei den Ofenschacht bzw. ist unter Ofenschacht jener Abschnitt des Ofens zu verstehen, in dem die Heizzonen angeordnet sind.
Unter „im Wesentlichen senkrecht stehend" ist zu verstehen, dass eine geringfügige Abweichung von der Senkrechten, z.B. aufgrund herstellungstechnischer Fehlertoleranzen, möglich ist.
Unter der Materialeintrittstemperatur ist jene Temperatur des Materials zu verstehen, die dieses gemittelt über das
aufgegebene Material unmittelbar vor Eintritt in den Ofenschacht hat. Diese Materialeintrittstemperatur ist
jedenfalls rechnerisch über den bekannten Energieeintrag und die bekannten Massenströme ermittelbar. Es ist auch denkbar, dass die Materialeintrittstemperatur gemessen werden kann. Die Umgebungstemperatur ist vorzugsweise in einer Umgebung außerhalb des Ofens gemessen und zwar in unmittelbarer Nähe von jenem Bereich, wo das Material in den Ofenschacht
eintritt .
Analog ist es bei einer Vorrichtung zur Herstellung eines geblähten Granulats aus sandkornförmigem, mineralischem
Material mit einem Treibmittel, beispielsweise zur Herstellung eines geblähten Granulats aus Perlit- oder Obsidiansand, die Vorrichtung umfassend einen Ofen mit einem im Wesentlichen senkrecht stehenden Ofenschacht, der ein oberes Ende und ein unteres Ende aufweist, wobei zwischen den beiden Enden eine Förderstrecke verläuft, welche durch mehrere, vertikal
voneinander getrennt angeordnete Heizzonen führt, wobei die Heizzonen jeweils zumindest ein voneinander unabhängig
steuerbares Heizelement aufweisen, um das Material auf eine kritische Temperatur zu erhitzen und die Sandkörner zu blähen, wobei weiters mindestens ein Zuführmittel vorgesehen ist, um das ungeblähte Material gemeinsam mit einer Luftmenge am unteren Ende des Ofenschachts in Richtung oberes Ende des Ofenschachts so in den Ofenschacht einzublasen, dass die
Luftmenge eine von unten nach oben strömende Luftströmung ausbildet, mittels welcher das Material von unten nach oben entlang der Förderstrecke gefördert wird, um in der oberen Hälfte, vorzugsweise im obersten Drittel, der Förderstrecke gebläht zu werden, erfindungsgemäß vorgesehen, dass mindestens ein dem Ofenschacht vorgeschaltetes Mittel zum Anwärmen des Materials vorgesehen ist, um zu gewährleisten, dass das
Material bei dessen Eintritt in den Ofenschacht eine
Materialeintrittstemperatur aufweist, die kleiner ist als die kritische Temperatur und größer als eine Umgebungstemperatur. Gemäß dem oben Gesagten ist die Materialeintrittstemperatur die Temperatur des Materials in einem Bereich, der zwischen dem Zuführmittel und dem Ofenschacht angeordnet ist.
Zum Anwärmen des Materials bietet sich insbesondere die
Luftmenge an. Entsprechend ist es bei einer bevorzugten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass die Luftmenge auf eine zweite erhöhte Temperatur, die kleiner ist als die kritische Temperatur und größer als die Umgebungstemperatur, angewärmt wird. D.h. die auf die zweite erhöhte Temperatur angewärmte Luft kann zum Anwärmen des
Materials auf die Materialeintrittstemperatur verwendet werden. Vorzugsweise ist die Materialeintrittstemperatur dabei ungleich der zweiten erhöhten Temperatur, besonders bevorzugt kleiner als die zweite erhöhte Temperatur.
Analog ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass mindestens ein dem Ofenschacht vorgeschaltetes Mittel zum Anwärmen der
Luftmenge auf eine zweite erhöhte Temperatur, die kleiner ist als die kritische Temperatur und größer als die
Umgebungstemperatur, vorgesehen ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Material in der Luftmenge dispergiert wird, bevor das Material in den Ofenschacht eintritt. Entsprechend weist das dispergierte Material
unmittelbar vor dessen Eintritt in den Ofenschacht die
Materialeintrittstemperatur auf, welche, wie oben bereits festgehalten, zumindest rechnerisch ermittelbar ist. Die
Dispergierung stellt sicher, dass das Material mit einer möglichst homogenen räumlichen Verteilung in den Ofenschacht eintritt und diesen in der Folge durchströmt. Eine ungewollte Bildung von Agglomeraten der zu blähenden Sandkörner, die in weiterer Folge zu ungewollten Agglomeraten geblähter
Mikrosphären führen würde, wird hierdurch verhindert. Analog ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass das mindestens eine Zuführmittel eine Feststoff/Luft-Düse umfasst, welcher Druckluft und das ungeblähte Material zuführbar sind, um das Material in der Luftmenge zu dispergieren . D.h. die Luftmenge wird durch die Druckluft zur Verfügung gestellt bzw.
ausgebildet. Entsprechend kann auch das oben genannte Anwärmen der Luftmenge durch ein Anheizen bzw. Anwärmen der Druckluft erfolgen. Dieses Anwärmen kann z.B. durch eine Heizung in einem Druckluftbehälter ermöglicht werden.
Alternativ oder zusätzlich zum Anwärmen des Materials mittels der angewärmten Luftmenge bzw. Druckluft ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass das Material vor dem Dispergieren auf eine erste erhöhte Temperatur, die kleiner ist als die kritische Temperatur und größer als die Umgebungstemperatur, angewärmt wird. Grundsätzlich ist dabei die erste erhöhte Temperatur eine mittlere Temperatur gemittelt über das Material vor dem Dispergieren bzw. vor der Düse. D.h. einzelne Sandkörper können eine von der ersten erhöhten Temperatur abweichende Temperatur aufweisen.
Analog ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass mindestens ein der Feststoff/Luft-Düse vorgeschaltetes Mittel zum Anwärmen des Materials auf eine erste erhöhte Temperatur, die kleiner ist als die kritische Temperatur und größer als die
Umgebungstemperatur, vorgesehen ist.
Um eine konstruktiv einfache Umsetzung des Anwärmens der Luftmenge zu ermöglichen, ist es bei einer bevorzugten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass die Luftmenge vor dem Dispergieren auf die zweite erhöhte Temperatur angewärmt wird. Analog ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass das mindestens eine Mittel zum Anwärmen der Luftmenge auf die zweite erhöhte kritische Temperatur der Feststoff/Luft-Düse vorgeschaltet ist .
Gemäß dem oben Gesagten ist es bei einer bevorzugten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass als Mittel zum Anwärmen des Materials auf die
Materialeintrittstemperatur zumindest die auf die zweite erhöhte Temperatur angewärmte Luftmenge vorgesehen ist. D.h. es können zusätzlich auch noch weitere Mittel zum Anwärmen des Materials auf die Materialeintrittstemperatur vorgesehen sein.
Analog ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass als Mittel zum Anwärmen des Materials auf die Materialeintrittstemperatur zumindest die auf die zweite erhöhte Temperatur angewärmte Luftmenge vorgesehen ist.
Alternativ oder zusätzlich ist es bei einer bevorzugten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass mindestens eine Heizung vorgesehen ist, mit welcher
Heizung das Material in einem Vorratsbehälter vor dem
Dispergieren auf die erste erhöhte Temperatur angewärmt wird. D.h. auch dies trägt zur Erwärmung des Materials auf die
Materialeintrittstemperatur bei oder stellt alleine besagte Erwärmung dar.
Analog ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass ein
Vorratsbehälter für das Material vorgesehen ist und dass das mindestens eine, der Feststoff/Luft-Düse vorgeschaltete Mittel zum Anwärmen des Materials auf die erste erhöhte Temperatur mindestens eine Heizung umfasst, mit welcher im
Vorratsbehälter befindliches Material anwärmbar ist. Um den Aufwand für das erfindungsgemäße Verfahren gering zu halten, ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass als Mittel zum Anwärmen des Materials auf die Materialeintrittstemperatur lediglich die auf die zweite erhöhte Temperatur angewärmte
Luftmenge vorgesehen ist. Insbesondere ist in diesem Fall für das Anwärmen kein beheizter Vorratsbehälter für das Material vorgesehen .
Analog ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass als Mittel zum Anwärmen des Materials auf die Materialeintrittstemperatur lediglich die auf die zweite erhöhte Temperatur angewärmte Luftmenge vorgesehen ist.
Für den Fall, dass sowohl die Luftmenge angewärmt wird als auch ein Anwärmen des Materials auf die erste erhöhte
Temperatur erfolgt, hat es sich als vorteilhaft für ein besonders gleichmäßiges Expansionsresultat erwiesen, dass erste und zweite erhöhte Temperatur möglichst gleich sind. Daher ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass der
Absolutbetrag einer Differenztemperatur, die die Differenz zwischen der ersten erhöhten Temperatur und der zweiten erhöhten Temperatur ist, höchstens 50%, bevorzugt höchstens 30%, besonders bevorzugt höchstens 10%, der ersten erhöhten Temperatur ist.
Analog ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass der
Absolutbetrag einer Differenztemperatur, die die Differenz zwischen der ersten erhöhten Temperatur und der zweiten erhöhten Temperatur ist, höchstens 50%, bevorzugt höchstens 30%, besonders bevorzugt höchstens 10%, der ersten erhöhten Temperatur ist. Um das Expansionsresultat besonders einfach zu optimieren, ist es bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass der
Absolutbetrag der Differenztemperatur höchstens 2% der ersten erhöhten Temperatur ist, wobei die Differenztemperatur vorzugsweise null ist.
Analog ist es bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass der
Absolutbetrag der Differenztemperatur höchstens 2% der ersten erhöhten Temperatur ist, wobei die Differenztemperatur vorzugsweise null ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die zweite erhöhte Temperatur kleiner als die erste erhöhte Temperatur ist. Hierdurch erfahren kleine Partikel bzw. Körner in der Folge,
insbesondere beim Dispergieren, eine höhere Abkühlung als große, was im nachfolgenden Ofenschacht aufgrund der
spezifisch größeren Oberfläche der kleineren Partikel
kompensiert wird. Dadurch lässt sich ein qualitativ noch homogeneres Endprodukt erhalten.
Analog ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass die zweite erhöhte Temperatur kleiner als die erste erhöhte Temperatur ist . Um das Expansionsresultat in Abhängigkeit vom Kornband weiter zu optimieren, ist es bei einer besonders bevorzugten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass die zweite erhöhte Temperatur in Abhängigkeit vom
Kornband des Materials gewählt wird, wobei die zweite erhöhte Temperatur umso niedriger gewählt wird, je größer das Kornband des Materials ist. Wie eingangs bereits festgehalten, besteht eine zusätzliche Regelungsmöglichkeit in der Detektion des isenthalpen
Expansionsvorgangs, der einen Temperatursturz, d.h. eine abrupte Verringerung der Materialtemperatur, zur Folge hat, und der entsprechenden Anpassung des Temperaturprofils im Schacht. D.h. dieser Temperatursturz ist keine Folge eines eingestellten Temperaturprofils im Ofenschacht, sondern auf den isenthalpen Blähvorgang zurückzuführen. Durch Detektion des Temperatursturzes bzw. des isenthalpen Blähvorgangs können die Oberflächeneigenschaften der geblähten Körner gezielt beeinflusst werden. Z.B. kann ein neuerliches Aufheizen über die kritische Temperatur verhindert werden, um ein Aufreißen der Oberfläche zu unterbinden und insbesondere vollständig geschlossenzellig geblähte Körner zu erhalten. Oder es kann ein solcher erneuter Temperaturanstieg bewusst eingeleitet werden, wenn ein Aufreißen der Oberfläche der geblähten Körner bewusst in Kauf genommen oder sogar erzielt werden soll.
Entsprechend ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass bei Detektion einer ersten Verringerung der Temperatur des Materials zwischen zwei aufeinander folgenden Positionen entlang der Förderstrecke die Heizelemente entlang der verbleibenden
Förderstrecke in Abhängigkeit von der kritischen Temperatur geregelt werden, um eine Zunahme der Materialtemperatur entlang der verbleibenden Förderstrecke auf oder über die kritische Temperatur zu verhindern oder gezielt zu
ermöglichen .
Analog ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass
Materialtemperaturmessmittel zur direkten und/oder indirekten Messung der Temperatur und/oder der Temperaturänderung des Materials entlang der Förderstrecke vorgesehen sind sowie eine Regel- und Steuereinheit, die mit den
Materialtemperaturmessmitteln und mit den Heizelementen der Heizzonen verbunden ist, um eine erste Verringerung der
Temperatur des Materials, bevorzugt von mindestens 20°C, zwischen zwei aufeinander folgenden Positionen entlang der Förderstrecke zu detektieren, und dass die Heizelemente durch die Regel- und Steuereinheit in Abhängigkeit von der
kritischen Temperatur regelbar sind, um eine Zunahme der
Materialtemperatur entlang der verbleibenden Förderstrecke auf oder über die kritische Temperatur zu verhindern oder gezielt zu ermöglichen.
Um den Expansions- bzw. Blähprozess noch feinfühliger regeln zu können, ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass nach dem
Austragen die Größe und/oder Dichte der geblähten Sandkörner, vorzugsweise laufend, bestimmt wird. Vorzugsweise ist hierfür eine Schüttdichtemessung vorgesehen. Diese kann z.B. permanent 60-90% des geblähten Granulats hinsichtlich des Schüttgewichts kontrollieren. Durch die Messung kann das Expansionsresultat laufend kontrolliert werden und können Verfahrensparameter sofort angepasst werden, wenn das Expansionsresultat vom gewünschten Expansionsresultat abweicht. D.h. es kann die Dichte der geblähten Sandkörner gezielt geregelt werden.
Analog ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass Mittel zur, vorzugsweise laufenden, Bestimmung der Größe und/oder der Dichte der geblähten Sandkörner vorgesehen sind.
Zur besonders effizienten Regelung der Dichte der geblähten Körner ist es bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass zur Regelung der Dichte der geblähten Sandkörner die Leistung des
mindestens einen Heizelements einer letzten Heizzone gesteuert wird. Insbesondere kann dabei die Leistung auf einen
gewünschten Wert oder auf einen Wert in einem gewünschten Wertebereich gesteuert werden. Auf diese Weise können die Dichte sowie die Homogenität der geblähten Sandkörner zumindest grob geregelt werden.
Analog ist es bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass eine Regel- und Steuereinheit vorgesehen ist, die so ausgelegt ist, dass zur Regelung der Dichte der geblähten Sandkörner die Leistung des mindestens einen Heizelements einer letzten Heizzone gesteuert wird. Es kann sich dabei um dieselbe Regel- und Steuereinheit handeln, die auch für die Temperatursteuerung eingesetzt wird. Die Regel- und Steuereinheit ist mit den Mitteln zur Bestimmung der Dichte verbunden sowie mit
zumindest dem mindestens einen Heizelement der letzten
Heizzone .
Durch Einstellung einer Temperatur bzw. eines
Temperaturprofils in den Heizzonen entlang der Förderstrecke kann jener Ort bzw. Bereich der Förderstrecke, wo das
isenthalpe Blähen - und damit der Temperatursturz - stattfindet, zumindest grob eingestellt werden. Insbesondere kann das Blähen zum Ende der Förderstrecke hin verschoben werden. Insbesondere kann die Regelung so erfolgen, dass das Blähen unmittelbar vor der letzten Heizzone stattfindet.
Entsprechend ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass zur Regelung einer Position der detektierten ersten Verringerung der
Temperatur des Materials bis auf die Leistung des mindestens einen Heizelements einer letzten Heizzone die Leistungen der Heizelemente aller Heizzonen gesteuert werden. D.h. die
Leistungen der Heizelemente aller Heizzonen, außer der letzten Heizzone, werden auf bestimmte gewünschte Werte oder auf Werte in bestimmten gewünschten Wertebereichen gesteuert.
Analog ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass die Regel- und Steuereinheit so ausgelegt ist, dass zur Regelung einer Position der detektierten ersten Verringerung der Temperatur des Materials bis auf die Leistung des mindestens einen
Heizelements einer letzten Heizzone die Leistungen der
Heizelemente aller Heizzonen gesteuert werden. Alternativ oder zusätzlich kann jedoch auch die
Materialeintrittstemperatur gesteuert werden, um die Position des Temperatursturzes entlang der Förderstrecke zu
beeinflussen. Eine extrem feine Einstellung dieser Position ist somit möglich. Die Materialeintrittstemperatur kann insbesondere durch geeignete Wahl der ersten und/oder zweiten erhöhten Temperatur eingestellt werden. Daher ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass zur Regelung der Position der detektierten ersten Verringerung der Temperatur des Materials die erste erhöhte Temperatur und/oder die zweite erhöhte Temperatur gesteuert werden.
Analog ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass die Regel- und Steuereinheit so ausgelegt ist, dass zur Regelung der Position der detektierten ersten Verringerung der Temperatur des
Materials die erste erhöhte Temperatur und/oder die zweite erhöhte Temperatur gesteuert werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass zur Regelung der Dichte und/oder Größe der geblähten Sandkörner die erste erhöhte
Temperatur und/oder die zweite erhöhte Temperatur gesteuert werden. D.h. die erste und/oder zweite erhöhte Temperatur werden so gesteuert, dass sie gewünschte Werte annehmen oder Werte in gewünschten Wertebereichen . Hierdurch lässt sich nicht nur der Punkt bzw. der Bereich entlang der
Förderstrecke, wo das Blähen erfolgt, besonders fein
verschieben, insbesondere zum Ende der Förderstrecke hin, sondern auf diese Weise lassen sich auch die Dichte und/oder Größe sowie die Homogenität der geblähten Sandkörner besonders fein regeln. Dabei wird die Dichte und/oder Größe vorzugsweise als Regelgröße verwendet.
Analog ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass eine Regel- und Steuereinheit vorgesehen ist, die so ausgelegt ist, dass zur Regelung der Dichte und/oder Größe der geblähten Sandkörner die erste erhöhte Temperatur und/oder die zweite erhöhte
Temperatur gesteuert werden. Es kann sich um dieselbe Regel- und Steuereinheit handeln, die auch für die
Temperatursteuerung eingesetzt wird; die Regel- und
Steuereinheit ist mit den Mitteln zur Bestimmung der Dichte und/oder Größe verbunden sowie mit dem mindestens einen Mittel zum Anwärmen des Materials auf die erste erhöhte Temperatur und/oder mit dem mindestens einen Mittel zum Anwärmen der Luftmenge auf die zweite erhöhte Temperatur.
Gemäß dem oben Gesagten kann auch die Homogenität der Dichte und/oder Größe als Regelgröße herangezogen werden, wobei die erste und/oder zweite erhöhte Temperatur so gesteuert werden, dass sie gewünschte Werte annehmen oder Werte in gewünschten Wertebereichen . Entsprechend ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass zur Regelung der Homogenität der Dichte und/oder Größe der geblähten Sandkörner die erste erhöhte Temperatur und/oder die zweite erhöhte Temperatur gesteuert werden.
Analog ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass eine Regel- und Steuereinheit vorgesehen ist, die so ausgelegt ist, dass zur Regelung der Homogenität der Dichte und/oder Größe der
geblähten Sandkörner die erste erhöhte Temperatur und/oder die zweite erhöhte Temperatur gesteuert werden. Es kann sich um dieselbe Regel- und Steuereinheit handeln, die auch für die Temperatursteuerung (zum Anwärmen des Materials auf die Materialeintrittstemperatur) eingesetzt wird; die Regel- und Steuereinheit ist mit den Mitteln zur Bestimmung der Dichte und/oder Größe verbunden, um die Homogenität der Dichte und/oder Größe zu bestimmen, sowie mit dem mindestens einen Mittel zum Anwärmen des Materials auf die erste erhöhte
Temperatur und/oder mit dem mindestens einen Mittel zum
Anwärmen der Luftmenge auf die zweite erhöhte Temperatur.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die
Materialeintrittstemperatur mindestens 30%, vorzugsweise mindestens 90%, der kritischen Temperatur ist. Analog ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass die Materialeintrittstemperatur mindestens 30%, vorzugsweise mindestens 90%, der kritischen Temperatur ist. Auf diese Weise lassen sich in der Praxis besonders einfach bzw. zuverlässig homogene
Expansionsresultate erzielen.
Um insbesondere beim Blähen von Perlit- und/oder Obsidiansand besonders einfach bzw. zuverlässig homogene
Expansionsresultate erzielen zu können, ist bei einer
bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass die Materialeintrittstemperatur mindestens 240°C, vorzugsweise mindestens 720°C, ist. Analog ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung vorgesehen, dass die Materialeintrittstemperatur mindestens 240°C, vorzugsweise mindestens 720°C, ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass zusätzlich eine Zuluft von unten in den Ofenschacht eingeblasen und/oder eingesaugt wird, um die Förderung des Materials entlang der Förderstrecke zu unterstützen, wobei die Zuluft vor deren Eintritt in den
Ofenschacht auf eine weitere erhöhte Temperatur vorgewärmt wird. Vorzugsweise ist auch die weiter erhöhte Temperatur größer als die Umgebungstemperatur und kleiner als die
kritische Temperatur. Da der Rohsand von unten aufgegeben wird, muss er gegen die Schwerkraft durch den Ofenschacht gefördert werden, und dies geschieht sozusagen pneumatisch, wobei die Zuluft diese pneumatische Förderung unterstützt. Im Ofenschacht wird das Material schnell erwärmt. Die Vorwärmung der Zuluft verhindert, dass ein, insbesondere zu großer, Teil der durch das Anwärmen erzeugten Erwärmung des Materials durch Konvektion an die Zuluft übertragen wird. Indem der Rohsand und die Zuluft jeweils vor Eintritt in den Ofenschacht
angewärmt bzw. vorgewärmt werden, kann somit ein kürzerer Ofenschacht gebaut bzw. wesentlich feinfühliger geregelt werden .
Analog ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass mindestens ein Mittel vorgesehen ist, um zur Unterstützung der Förderung des Materials entlang der Förderstrecke Zuluft von unten in den Ofenschacht einzublasen und/oder einzusaugen, und dass
mindestens ein Mittel zum Vorwärmen der Zuluft auf eine weitere erhöhte Temperatur vorgesehen ist, welches dem
Ofenschacht vorgeschaltet ist. Vorzugsweise sind Mittel zum Einblasen (z.B. ein Ventilator oder Gebläse oder Kompressor) dem Ofenschacht vorgeschaltet und Mittel zum Einsaugen (z.B. ein Ventilator oder Gebläse) dem Ofenschacht nachgeschaltet, wobei die Zuluft in jedem Fall von unten in den Ofenschacht eintritt .
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die
vorgewärmte Zuluft vor deren Eintritt in den Ofenschacht dem in der Luftmenge dispergierten Material beigemengt wird. Dies gestattet eine besonders einfache technische bzw. konstruktive Realisierung. Vorzugsweise ist die Zuluft dabei auf eine
Temperatur vorgewärmt, die mindestens so groß ist wie jene des dispergierten Materials. Dies verhindert ein Abkühlen des Materials aufgrund der Beimengung der Zuluft.
Analog ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass das mindestens eine Mittel zum Einblasen und/oder Einsaugen der Zuluft ein Rohr umfasst, welches Rohr zumindest abschnittsweise
einerseits zwischen der Feststoff/Luft-Düse und dem
Ofenschacht geschaltet ist und andererseits zwischen dem mindestens einen Mittel zum Vorwärmen der Zuluft und dem
Ofenschacht. D.h. die Anordnung des Rohrs ist so, dass über dieses die vorgewärmte Luft in einen Bereich zwischen der Feststoff/Luft-Düse und dem Ofenschacht bzw. dem unteren Ende des Ofenschachts gefördert werden kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnungen sind beispielhaft und sollen den Erfindungsgedanken zwar darlegen, ihn aber keinesfalls
einengen oder gar abschließend wiedergeben.
Dabei zeigt :
Fig. 1 ein Fließschema einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei zu blähendes Material mittels beheizter Druckluft angewärmt wird, bevor es in einen Ofenschacht von unten eintritt, wobei die Druckluft eine Luftmenge ausbildet, in der das Material dispergiert wird, bevor es in den Ofenschacht eintritt
Fig. 2 ein Fließschema einer zweiten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei das zu blähende Material mittels eines beheizten Vorratsbehälters angewärmt wird, bevor es dispergiert wird und in weiterer Folge in den
Ofenschacht eintritt
Fig. 3 ein Fließschema einer dritten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei das zu blähende Material sowohl mittels der beheizten Druckluft als auch mittels des beheizten Vorratsbehälters angewärmt wird, bevor es in den Ofenschacht eintritt
Fig. 4 ein Fließschema einer vierten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei gegenüber der dritten
Ausführungsform gemäß Fig. 3 zusätzlich vorgewärmte Zuluft in den Ofenschacht von unten eingeblasen wird
WEGE ZUR AUSFUHRUNG DER ERFINDUNG
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, mit welcher eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von geblähten Mikrosphären 2 bzw. von geblähtem Granulat 2 durchgeführt werden kann.
Ausgangsmaterial für die geblähten Mikrosphären 2 ist ein sandförmiges bzw. staubförmiges, insbesondere mineralisches, Material mit einem Treibmittel. Im gezeigten
Ausführungsbeispiel ist Perlitsand 1 als Material angenommen wobei in Perlit Wasser gebunden ist, das beim Blähprozess al Treibmittel fungiert. Der Durchmesser der PerlitSandkörner 1 ist typischerweise kleiner als 100 pm. Zur Durchführung des Blähprozesses umfasst die
erfindungsgemäße Vorrichtung einen Ofen 3 mit einem
Ofenschacht 4, der sich im Wesentlichen senkrecht - d.h. eine geringfügige Abweichung von der Senkrechten, z.B. aufgrund herstellungstechnischer Fehlertoleranzen, ist möglich - von einem unteren Ende 13 zu einem oberen Ende 12 von unten nach oben erstreckt. Zwischen den Enden 13, 12 verläuft eine
Förderstrecke 5, die in Fig. 1 durch eine strichlierte Linie angedeutet ist. Diese Linie markiert gleichzeitig ein radiales Zentrum des Ofenschachts 4.
Im Ofenschacht 4 sind mehrere übereinander bzw. in einer
Förderrichtung 19 gesehen nacheinander angeordnete Heizzonen 6 vorgesehen, durch die die Förderstrecke 5 führt. D.h. die Heizzonen 6 definieren den Ofenschacht 4 bzw. ist unter
Ofenschacht 4 jener Abschnitt des Ofens 3 zu verstehen, in dem die Heizzonen 6 angeordnet sind.
Jede Heizzone 6 ist mit mindestens einem unabhängig
steuerbaren Heizelement 7 versehen, bei welchem es sich insbesondere um ein elektrisches Heizelement 7 handeln kann. Mittels der Heizelemente 7 kann der Perlitsand 1 im Ofen 3 bzw. Ofenschacht 4 auf eine kritische Temperatur gebracht werden, bei welcher die Oberflächen der PerlitSandkörner 1 plastisch werden und die PerlitSandkörner 1 aufgrund des
Treibmittels - hier Wasserdampf - gebläht werden. Der Perlitsand 1 wird gemeinsam mit einer Luftmenge am unteren Ende 13 in den Ofen 3 bzw. Ofenschacht 4 aufgegeben und in Richtung oberes Ende 12, also von unten nach oben, geblasen. Für dieses Einblasen ist eine Feststoff/Luft-Düse 14
vorgesehen. Dieser wird einerseits der Perlitsand 1, der in einem Vorratsbehälter 8 aufbewahrt ist, über eine
Dosierschnecke 20 zugeführt. Andererseits wird der
Feststoff/Luft-Düse 14 Druckluft 15 aus einem
Druckluftbehälter 21 zugeführt. Die Druckluft 15 wird dabei mittels eines Gebläses/Kompressors 25, dem über eine Luftzufuhr 26 Luft zugeführt wird, erzeugt und in den
Druckluftbehälter 21 geblasen.
Die Feststoff/Luft-Düse 14 stellt sicher, dass sich eine von unten nach oben strömende Luftströmung ausbildet, mittels welcher der Perlitsand 1 von unten nach oben entlang der Förderstrecke 5 in Förderrichtung 19 gefördert wird. Durch die Förderung von unten nach oben wird grundsätzlich verhindert, dass entstehende Auftriebskräfte dazu führen, dass die
Verweilzeit des Perlitsands 1 bzw. des geblähten Granulats 2 im Ofenschacht 4 unkontrolliert groß wird. Gleichzeitig kann sichergestellt werden, dass das Blähen erst in der oberen Hälfte, vorzugsweise im obersten Drittel des Ofenschachts 4 bzw. der Förderstrecke 5 erfolgt, wodurch ein Anbacken des Perlitsands 1 bzw. des geblähten Granulats 2 an einer
Innenwand des Ofenschachts 4 vermieden werden kann sowie ein Verkleben einzelner Körner des Perlitsands 1 bzw. des
geblähten Granulats 2 untereinander.
Typischerweise hat der Perlitsand 1 unmittelbar vor seiner Blähung ca. 780°C. Da es sich bei dem Blähvorgang, bei dem sich die PerlitSandkörner 1 ausdehnen, um einen isenthalpen Prozess handelt, kühlt der Perlitsand 1 beim Blähen ab, typischerweise auf ca. 590°C, was auch als Temperatursturz bezeichnet wird. Je nach Material beträgt der Temperatursturz mindestens 20°C, vorzugsweise mindestens 100°C. Eine Detektion des Temperatursturzes bzw. die Detektion der Position, an welcher der Temperatursturz im Ofenschacht 4 auftritt, ermöglicht es, die Heizelemente 7 entlang der verbleibenden Förderstrecke 5 gezielt regeln zu können, um insbesondere die Oberflächenstruktur bzw. Oberflächeneigenschaften des
geblähten Granulats 2 zu beeinflussen.
Entsprechend ist entlang der Förderstrecke 5 eine Vielzahl von Positionen 10 für eine Temperaturmessung vorgesehen, um die Position des Temperatursturzes bzw. die Position einer ersten Verringerung der Temperatur des Materials - aufgrund des isenthalpen Blähens - bestimmen zu können. In den
dargestellten Ausführungsbeispielen sind zur Temperaturmessung Temperatursensoren 23 vorgesehen, die mit einer Regel- und Steuereinheit 16 verbunden sind (angedeutet durch die
strichlierten Linien) und deren Daten von der Regel- und
Steuereinheit 16 ausgewertet werden.
Es ist aber auch denkbar, keine absolute Temperaturmessung durchzuführen, sondern die Leistungsaufnahme der Heizelemente 7 zu bestimmen bzw. zu bestimmen, wie sich diese
Leistungsaufnahme entlang der Förderstrecke 5 ändert. Die entsprechenden Leistungsmessungen können mittels Strom- bzw. Leistungsmessgeräten 24, die in den dargestellten
Ausführungsformen für die Heizelemente 7 der Heizzonen 6 vorgesehen sind, durchgeführt werden. Die Strom- bzw.
Leistungsmessgeräte 24 sind in den dargestellten
Ausführungsformen entsprechend mit der Regel- und
Steuereinheit 16 verbunden (angedeutet durch die strichlierten Linien), welche die Daten der Strom- bzw. Leistungsmessgeräte 24 auswerten kann.
Unmittelbar nach dem Blähvorgang und dem damit einhergehenden Temperatursturz ist die Temperaturdifferenz zwischen dem geblähten Granulat 2 und den Heizelementen 7 deutlich größer als zwischen dem Perlitsand 1 und den Heizelementen 7
unmittelbar vor dem Blähvorgang. Entsprechend nimmt auch der Wärmefluss zu. D.h. die festgestellte Änderung des
Wärmeflusses bzw. der Leistungsaufnahme der Heizelemente 7 von einer Heizzone 6 zur nächsten ist eine Zunahme, wohingegen sich aufgrund der sukzessiven Erwärmung des Perlitsands 1 vor dem Blähvorgang die Änderung der Leistungsaufnahme entlang der Förderstrecke 5 eine Abnahmen ist. Zur Regelung, insbesondere zur Regelung entlang der nach dem Temperatursturz verbleibenden Förderstrecke 5 sind auch die Heizelemente 7 mit der Regel- und Steuereinheit 16 verbunden (angedeutet durch die strichlierten Linien) , sodass eine
Zunahme der Materialtemperatur entlang der verbleibenden
Förderstrecke 5 auf oder über die kritische Temperatur gezielt verhindert oder ermöglicht werden kann.
Die derart erzeugten geblähten Mikrosphären 2 haben
typischerweise einen Durchmesser kleiner gleich 150 pm. Um im Endprodukt tatsächlich einzelne geblähte Mikrosphären 2 zu erhalten und keine zu großen Partikel in Form von Agglomeraten von geblähten Mikrosphären 2, muss verhindert werden, dass der im Ofenschacht 4 befindliche Perlitsand 1 Agglomerate bildet, die dann zu entsprechenden Agglomeraten von geblähten
Mikrosphären 2 gebläht werden. Eine Agglomeration des
Perlitsands 1 wird durch Feuchtigkeit begünstigt. Daher wird der Perlitsand 1 typischerweise aufbereitet, bevor er in den Vorratsbehälter 8 gelangt, wobei die Aufbereitung einen
Trocknungsprozess beinhaltet. Darüberhinaus kann ein Rührwerk im Vorratsbehälter 8 vorgesehen sein, um Brückenbildung zwischen den PerlitSandkörnern 1 zu verhindern. Da jedoch selbst im trockenen Zustand eine Förderung des feinstaubigen Perlitsands 1 kaum ohne Bildung von Agglomeraten möglich ist, wird der Perlitsand 1 in der Luftmenge, mit der er in den Ofenschacht 4 aufgegeben wird, mittels der Feststoff/Luft-Düse 14 dispergiert.
Nach dem Blähvorgang wird das geblähte Granulat 2 gemeinsam mit der im Ofenschacht 4 erwärmten Luft am oberen Ende 12 des Ofenschachts 4 ausgetragen. D.h. die geblähten Mikrosphären 2 liegen in einem Gas-Material-Strom 33 vor.
Dem Gas-Material-Strom 33 wird dabei, nachdem dieser aus dem Ofenschacht 4 ausgetreten ist, Kühlluft 27 beigemengt.
Hierdurch wird das geblähte Granulat 2 abgekühlt, vorzugsweise auf eine Verarbeitungstemperatur kleiner gleich 100°C, was die weitere Handhabung des geblähten Granulats 2, insbesondere bei dessen Weiterverarbeitung erleichtert.
Um ein verbessertes Expansionsergebnis, insbesondere mit einer erhöhten Gleichförmigkeit, erzielen zu können, ist es
erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Perlitsand 1 vor dessen Eintritt in den Ofenschacht 4 angewärmt wird, sodass der
Perlitsand 1 unmittelbar vor dessen Eintritt in den
Ofenschacht 4 eine Materialeintrittstemperatur T3 aufweist, die kleiner ist als die kritische Temperatur und größer als eine Umgebungstemperatur RT . Wie aus den Darstellungen der Fig. 1 bis Fig. 4 hervorgeht, ist die Umgebungstemperatur RT bei den gezeigten Ausführungsformen in unmittelbarer Nähe zu jenem Bereich gemessen, wo der Perlitsand 1 in den Ofenschacht 4 eintritt .
Vorzugsweise ist die Materialtemperatur T3 mindestens 30%, besonders bevorzugt mindestens 90%, der kritischen Temperatur. Insbesondere kann die Materialeintrittstemperatur T3
mindestens 240°C, vorzugsweise mindestens 720°C, betragen
Durch die Höhe der Anwärmung lässt sich die vom Perlitsand 1 auf die Luftmenge übertragene Wärmemenge und damit der
Expansionszeitpunkt sehr feinfühlig - auch innerhalb einer Heizzone 7 - regeln. Eine Erhöhung der
Materialeintrittstemperatur T3 bewirkt dabei ein früheres Eintreten der Expansion und führt für gewöhnlich auch zu leichteren geblähten Granulaten 2. Eine Verringerung der
Materialeintrittstemperatur T3 führt zu gegenteiligen
Effekten. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die reduzierte Wärmeabgabe des Perlitsands 1 an die Luftmenge im Ofenschacht 4 eine homogenere Temperaturverteilung im zu blähenden
Perlitsand 1 und damit ein gleichmäßiger geblähtes Granulat 2 erzielt werden. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist als mindestens ein dem Ofenschacht 4 vorgeschaltetes Mittel zum Anwärmen des
Perlitsands 1 auf die Materialeintrittstemperatur T3 beheizte Druckluft 15 vorgesehen, die die auf eine zweite erhöhte
Temperatur T2 angewärmte Luftmenge ausbildet. Zum
Bereitstellen der auf die zweite erhöhte Temperatur T2
angewärmten Luftmenge ist eine Heizung 22 des
Druckluftbehälters 21 vorgesehen. Die Heizung 22 ist mittels eines steuerbaren Ventils 32, welches von der Regel- und
Steuereinheit 16 angesteuert werden kann, steuerbar. Die zweite erhöhte Temperatur T2 der angewärmten Luftmenge wird mittels eines Temperatursensors 23, der ebenfalls mit der Regel- und Steuereinheit 16 verbunden ist (angedeutet durch die strichlierte Linie), überwacht, sodass die Regel- und Steuereinheit 16 die Heizung 22 mittels des steuerbaren
Ventils 32 so regeln kann, dass die gewünschte zweite erhöhte Temperatur T2 erreicht wird. Der Temperatursensor 23 misst im dargestellten Ausführungsbeispiel die zweite erhöhte
Temperatur T2 der Luftmenge unmittelbar vor der
Feststoff/Luft-Düse 14, also zwischen der Feststoff/Luft-Düse 14 und dem Druckluftbehälter 21. Die so angewärmte Luftmenge erwärmt den Perlitsand 1 beim Dispergieren auf die
Materialeintrittstemperatur T3, die im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 typischerweise kleiner als die zweite erhöhte
Temperatur T2 sein wird.
Im zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist kein
Druckluftbehälter 21 - und damit auch keine Heizung 22 des Druckluftbehälters 21 - vorgesehen, sondern wird die die
Luftmenge ausbildende Druckluft 15 mittels des
Gebläses/Kompressors 25 direkt der Feststoff/Luft-Düse 14 zugeführt. Um den Perlitsand 1 auf die
Materialeintrittstemperatur T3 anzuwärmen, ist stattdessen eine Heizung 9 im Vorratsbehälter 8 vorgesehen, um den im Vorratsbehälter 8 befindlichen Perlitsand 1 anzuwärmen. Das Anwärmen erfolgt dabei so, dass der Perlitsand 1 vor Eintritt in die Feststoff/Luft-Düse 14 bzw. vor dem Dispergieren eine erste erhöhte Temperatur Tl aufweist.
Diese erste erhöhte Temperatur Tl ist kleiner als die
kritische Temperatur und größer als die Umgebungstemperatur RT und kann mittels eines der Feststoff/Luft-Düse 14
vorgeschalteten Temperatursensors 23 gemessen werden. Dieser Temperatursensor 23, der im dargestellten Ausführungsbeispiel die erste erhöhte Temperatur Tl des Perlitsands 1 zwischen der Dosierschnecke 20 und der Feststoff/Luft-Düse 14 misst, ist mit der Regel- und Steuereinheit 16 verbunden (angedeutet durch die strichlierte Linie) . Auch die Heizung 9 des
Vorratsbehälters 8 weist ein steuerbares Ventil 32 auf, das mit der Regel- und Steuereinheit 16 verbunden ist (angedeutet durch die strichlierte Linie) und von dieser gesteuert wird. Die erste erhöhte Temperatur Tl des angewärmten Perlitsands 1 wird mittels des Temperatursensors 23 von der Regel- und
Steuereinheit 16 überwacht, sodass die Regel- und
Steuereinheit 16 die Heizung 9 mittels des steuerbaren Ventils 32 so regeln kann, dass die gewünschte erste erhöhte
Temperatur Tl erreicht wird. Beim Dispergieren mit der (nicht angewärmten) Luftmenge kühlt der Perlitsand 1 durch
Wärmeübertragung auf die Luftmenge typischerweise etwas ab, sodass dessen Materialeintrittstemperatur T3 im
Ausführungsbeispiel der Fig. 2 typischerweise etwas geringer ist als die erste erhöhte Temperatur Tl.
Das dritte Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 stellt
gewissermaßen eine Kombination der Ausführungsbeispiele aus Fig. 1 und Fig. 2 dar. Hier wird nämlich einerseits die
Luftmenge mittels der Heizung 22 des Druckluftbehälters 21 angewärmt, sodass die Luftmenge unmittelbar vor Eintritt in die Feststoff/Luft-Düse 14 die zweite erhöhte Temperatur T2 aufweist. Andererseits wird auch der Perlitsand 1 im
Vorratsbehälter 8 mittels der Heizung 9 angewärmt, sodass der Perlitsand 1 unmittelbar vor Eintritt in die Feststoff/Luft- Düse 14 die erste erhöhte Temperatur Tl aufweist. Eine
besonders genaue Einstellung der gewünschten
Materialeintrittstemperatur T3 ist die Folge. Vorzugsweise ist dabei der Absolutbetrag einer
Differenztemperatur, die die Differenz zwischen der ersten erhöhten Temperatur Tl und der zweiten erhöhten Temperatur T2 ist, höchstens 50%, bevorzugt höchstens 30%, besonders
bevorzugt höchstens 10%, der ersten erhöhten Temperatur Tl. Im vierten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist gegenüber dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 zusätzlich die
Zuführung einer Zuluft 34 vorgesehen, die von unten in den Ofenschacht 4 eingeblasen wird, um die Förderung des
Perlitsands 1 bzw. des geblähten Granulats 2 entlang der
Förderstrecke 5 zu unterstützen, wobei die Zuluft 34 vor deren Eintritt in den Ofenschacht 4 auf eine weitere erhöhte
Temperatur T4 vorgewärmt wird. Vorzugsweise ist auch die weiter erhöhte Temperatur T4 größer als die
Umgebungstemperatur RT und kleiner als die kritische
Temperatur. Die Vorwärmung der Zuluft 34 verhindert, dass ein, insbesondere zu großer, Teil der durch das Anwärmen
verursachten Erwärmung des Perlitsands 1 durch Konvektion an die Zuluft 34 übertragen wird. Indem der Perlitsand 1 und die Zuluft 34 jeweils vor Eintritt in den Ofenschacht 4 angewärmt bzw. vorgewärmt werden, kann somit ein kürzerer Ofenschacht 4 gebaut bzw. wesentlich feinfühliger geregelt werden.
Als Mittel zum Zuführen bzw. Einblasen der Zuluft 34 sind im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ein Ventilator 35 sowie ein Rohr 17 vorgesehen. Mittels des Ventilators 35 wird die Zuluft 34 ins Rohr 17 geblasen, wobei im Rohr 17 eine Heizung 36 angeordnet ist, um die Zuluft 34 auf die weitere erhöhte
Temperatur T4 vorzuwärmen. Der Ventilator 35 und die Heizung 36 sind dem Ofenschacht 4 also vorgeschaltet. Die Heizung 36 umfasst ein steuerbares Ventil 32, das mit der Regel- und Steuereinheit 16 verbunden ist (angedeutet durch die
strichlierten Linien) und von dieser gesteuert wird. Die weitere erhöhte Temperatur T4 der vorgewärmten Zuluft 34 wird mittels eines Temperatursensors 23 gemessen, vorzugsweise an einer Stelle im Rohr 17, die der Heizung 36 nachgeschaltet ist. Auch dieser Temperatursensor 23 ist mit der Regel- und Steuereinheit 16 verbunden (angedeutet durch die strichlierte Linie), die dessen Signale auswertet, um die Heizung 36 mittels des steuerbaren Ventils 32 so zu steuern, dass die weitere erhöhte Temperatur T4 der vorgewärmten Zuluft 34 einen gewünschten Wert aufweist.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel mündet das Rohr 17 in einen Bereich, der unmittelbar an die Feststoff/Luft-Düse 14 anschließt. D.h. das Rohr 17 ist zumindest abschnittsweise einerseits zwischen der Feststoff/Luft-Düse 14 und dem
Ofenschacht 4 geschaltet und andererseits zwischen der Heizung 36 und dem Ofenschacht 4, um die vorgewärmte Zuluft 34 in einen Bereich zwischen der Feststoff/Luft-Düse 14 und dem unteren Ende 13 des Ofenschachts 4 fördern zu können. Auf diese Weise wird die vorgewärmte Zuluft 34 dem dispergierten Perlitsand 1 beigemengt. Vorzugsweise wird die weitere erhöhte Temperatur T4 der vorgewärmten Zuluft 34 dabei so gewählt, dass diese mindestens so groß ist wie jene des dispergierten Perlitsands 1, um ein Abkühlen des Perlitsands 1 aufgrund der Beimengung der vorgewärmten Zuluft 34 zu verhindern.
Entsprechend kann die gewünschte Materialeintrittstemperatur T3 hochpräzise eingestellt werden.
In allen gezeigten Ausführungsbeispielen wird der Gas- Material-Strom 33 einer Dichtemesseinrichtung 18 zugeführt, wo zumindest ein Teil des im Gas-Material-Strom 33 mitgeführten geblähten Granulats 2 abgeschieden wird. Die
Dichtemesseinrichtung 18 weist einen Sensor 31 auf, der in an sich bekannter Weise, z.B. optisch, die Dichte dieses geblähten Granulats 2 bestimmt. Über eine Zellradschleuse 29 wird dieses geblähte Granulat 2 aus der Dichtemesseinrichtung 18 abgeführt und kann z.B. einem Silo (nicht dargestellt) zugeführt werden. Weiters ist ein der Dichtemesseinrichtung 18 nachgeschalteter Filter 28 vorgesehen, um das noch im Gas-Material-Strom 33 befindliche geblähte Granulat 2 möglichst vollständig
abzuscheiden. Da das geblähte Granulat 2 bzw. der Gas- Material-Strom 33 durch die Kühlluft 27, insbesondere auf eine Temperatur kleiner gleich 120°C, abgekühlt ist, ist die
Verwendung von kostengünstigen, insbesondere reinigbaren, Filterhosen im Filter 28 möglich. Auch dieses geblähte
Granulat 2 wird über eine Zellradschleuse 29 aus dem Filter 28 abgeführt und kann z.B. einem Silo (nicht dargestellt) zugeführt werden.
Eine durch den Filter 28 gereinigte Abluft 30 wird über ein dem Filter 28 nachgeschaltetes Gebläse 25 an die Atmosphäre abgegeben .
Die Bestimmung der Dichte des geblähten Granulats 2 erlaubt es, den Expansions- bzw. Blähprozess noch feinfühliger regeln zu können. Durch die Messung kann das Expansionsresultat laufend kontrolliert werden und können Verfahrensparameter sofort angepasst werden, wenn das tatsächliche
Expansionsresultat vom gewünschten Expansionsresultat
abweicht. Indem die Regel- und Steuereinheit 16 auch mit dem Sensor 31 verbunden ist (angedeutet durch die strichlierte Linie) und dessen Daten laufend auswertet, kann mittels der Regel- und Steuereinheit 16 die Dichte der geblähten
Mikrosphären 2 gezielt geregelt werden, um die gewünschte Qualität des Expansionsresultats zu gewährleisten.
Insbesondere kann zur Regelung der Dichte des geblähten
Granulats 2 die Leistung des mindestens einen Heizelements 7 einer letzten Heizzone 11 gesteuert werden, wobei dessen Leistung vorzugsweise auf einen gewünschten Wert oder einen Wert in einem gewünschten Wertebereich gesteuert wird.
Hierdurch ist zumindest eine grobe Regelung der Dichte des geblähten Granulats 2 möglich. Dabei werden mittels der oben beschriebenen Detektion des
Temperatursturzes die Heizelemente 7 der Heizzonen 6 vor der letzten Heizzone 11 vorzugsweise so geregelt, dass der isenthalpe Blähprozess vor, insbesondere unmittelbar vor, der letzten Heizzone 11 stattfindet. D.h. die Detektion der
Position des Temperatursturzes wird dazu verwendet, diese Position auf eine gewünschte Position entlang der
Förderstrecke 5, nämlich auf eine Position vor, insbesondere unmittelbar vor, der letzten Heizzone 11, durch geeignete Ansteuerung der Heizelemente 7 mittels der Regel- und
Steuereinheit 16 zumindest grob zu regeln.
Eine extrem feine Einstellung der Position des
Temperatursturzes wird durch die Steuerung der
Materialeintrittstemperatur T3 ermöglicht, wobei hierfür mittels der Regel- und Steuereinheit 16 die erste erhöhte Temperatur Tl und/oder die zweite erhöhte Temperatur T2 und/oder die weitere erhöhte Temperatur T4 geeignet gesteuert werden. Entsprechend können zur extrem feinen Regelung der Dichte des geblähten Granulats 2 die erste erhöhte Temperatur Tl und/oder die zweite erhöhte Temperatur T2 und/oder die weitere erhöhte Temperatur T4 mittels der Regel- und
Steuereinheit 16 geeignet gesteuert werden.
Es sei bemerkt, dass völlig analog zur Bestimmung der Dichte des geblähten Granulats 2 auch dessen Homogenität bestimmt werden kann und in der Folge diese Homogenität als alternative oder zusätzliche Regelgröße herangezogen werden kann, um die gewünschte Qualität des Expansionsresultats bzw. des geblähten Granulats 2 zu gewährleisten.
Page blank upon receipt
BEZUGS EICHENLISTE Perlitsand Geblähtes Granulat / geblähte Mikrosphären Ofen Ofenschacht Förderstrecke Heizzone Heizelement Vorratsbehälter Heizung des Vorratsbehälters Position für Temperaturmessung entlang der
Förderstrecke Letzte Heizzone Oberes Ende des Ofenschachts Unteres Ende des Ofenschachts Feststoff/Luft-Düse Druckluft Regel- und Steuereinheit Rohr für Zuluft Dichtemesseinrichtung Förderrichtung Dosierschnecke Druckluftbehälter 22 Heizung des Druckluftbehälters
23 Temperatursensor
24 Strom- bzw. Leistungsmessgerät
25 Gebläse/Komp
26 Luftzufuhr
27 Kühlluft
28 Filter
29 Zellradschleuse
30 Gereinigte Abluft
31 Sensor der Dichtemesseinrichtung
32 Steuerbares Ventil
33 Gas-Material-Strom
34 Zuluft
35 Ventilator
36 Heizung für die Zuluft
Tl Erste erhöhte Temperatur (des Materials)
T2 Zweite erhöhte Temperatur (der Luftmenge)
T3 Materialeintrittstemperatur
T4 Weitere erhöhte Temperatur (der Zuluft)
RT Umgebungstemperatur

Claims

A N S P R U C H E
Verfahren zur Herstellung eines geblähten Granulats (2) aus sandkornförmigem, mineralischem Material (1) mit einem Treibmittel, beispielsweise zur Herstellung eines
geblähten Granulats aus Perlit- (1) oder Obsidiansand; wobei das Material (1) in einen Ofen (3) aufgegeben wird; wobei das Material (1) in einem im Wesentlichen senkrecht stehenden Ofenschacht (4) des Ofens (3) entlang einer Förderstrecke (5) durch mehrere, vertikal voneinander getrennt angeordnete Heizzonen (6) gefördert wird, wobei jede Heizzone (6) mit zumindest einem unabhängig
steuerbaren Heizelement (7) beheizt werden kann; wobei das Material (1) dabei auf eine kritische Temperatur erhitzt wird, bei welcher die Oberflächen der Sandkörner (1) plastisch werden und die Sandkörner (1) aufgrund des Treibmittels gebläht werden; wobei das geblähte Material (2) aus dem Ofen (3) ausgetragen wird, wobei weiters das Aufgeben des Materials (1) gemeinsam mit einer Luftmenge von unten erfolgt, wobei das Material (1) mittels der im Ofenschacht (4) von unten nach oben strömenden, eine
Luftströmung ausbildenden Luftmenge von unten nach oben entlang der Förderstrecke (5) gefördert wird und wobei das Blähen der Sandkörner (1) in der oberen Hälfte,
vorzugsweise im obersten Drittel, der Förderstrecke (5) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (1) angewärmt wird, sodass das Material (1) unmittelbar vor dessen Eintritt in den Ofenschacht (4) eine
Materialeintrittstemperatur (T3) aufweist, die kleiner ist als die kritische Temperatur und größer als eine
Umgebungstemperatur (RT) .
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftmenge auf eine zweite erhöhte Temperatur (T2), die kleiner ist als die kritische Temperatur und größer als die Umgebungstemperatur (RT) , angewärmt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (1) in der Luftmenge dispergiert wird, bevor das Material (1) in den
Ofenschacht (4) eintritt. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (1) vor dem Dispergieren auf eine erste erhöhte Temperatur (Tl), die kleiner ist als die kritische Temperatur und größer als die Umgebungstemperatur (RT) , angewärmt wird. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 4 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftmenge vor dem
Dispergieren auf die zweite erhöhte Temperatur (T2) angewärmt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zum Anwärmen des
Materials (1) auf die Materialeintrittstemperatur (T3) zumindest die auf die zweite erhöhte Temperatur (T2) angewärmte Luftmenge vorgesehen ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6 und Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Heizung (9) vorgesehen ist, mit welcher Heizung (9) das Material (1) in einem Vorratsbehälter (8) vor dem Dispergieren auf die erste erhöhte Temperatur (Tl) angewärmt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zum Anwärmen des Materials (1) auf die
Materialeintrittstemperatur (T3) lediglich die auf die zweite erhöhte Temperatur (T2) angewärmte Luftmenge vorgesehen ist.
9 Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8 und Anspruch 4 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der
Absolutbetrag einer Differenztemperatur, die die Differenz zwischen der ersten erhöhten Temperatur (Tl) und der zweiten erhöhten Temperatur (T2) ist, höchstens 50%, bevorzugt höchstens 30%, besonders bevorzugt höchstens 10%, der ersten erhöhten Temperatur (Tl) ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Absolutbetrag der Differenztemperatur höchstens 2% der ersten erhöhten Temperatur (Tl) ist, wobei die Differenztemperatur vorzugsweise null ist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5, 6, 7, 9 oder 10 und Anspruch 4 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite erhöhte Temperatur (T2) kleiner als die erste erhöhte Temperatur (Tl) ist.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite erhöhte Temperatur (T2) in Abhängigkeit vom Kornband des Materials (1) gewählt wird, wobei die zweite erhöhte Temperatur (T2) umso niedriger gewählt wird, je größer das Kornband des Materials (1) ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei Detektion einer ersten
Verringerung der Temperatur des Materials (1) zwischen zwei aufeinander folgenden Positionen (10) entlang der Förderstrecke (5) die Heizelemente (7) entlang der
verbleibenden Förderstrecke (5) in Abhängigkeit von der kritischen Temperatur geregelt werden, um eine Zunahme der Materialtemperatur entlang der verbleibenden Förderstrecke (5) auf oder über die kritische Temperatur zu verhindern oder gezielt zu ermöglichen.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Austragen die Größe und/oder Dichte der geblähten Sandkörner (2), vorzugsweise laufend, bestimmt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung der Dichte der geblähten Sandkörner (2) die Leistung des mindestens einen Heizelements (7) einer letzten Heizzone (11) gesteuert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15 und
Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung einer Position der detektierten ersten Verringerung der Temperatur des Materials (1) bis auf die Leistung des mindestens einen Heizelements (7) einer letzten Heizzone (11) die Leistungen der Heizelemente (7) aller Heizzonen (6) gesteuert werden.
7. Verfahren nach Anspruch 16 und Anspruch 4 und
Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung der Position der detektierten ersten Verringerung der
Temperatur des Materials (1) die erste erhöhte Temperatur (Tl) und/oder die zweite erhöhte Temperatur (T2) gesteuert werden .
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17 und
Anspruch 4 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung der Dichte und/oder Größe der geblähten Sandkörner (2) die erste erhöhte Temperatur (Tl) und/oder die zweite erhöhte Temperatur (T2) gesteuert werden.
9. Verfahren nach Anspruch 14 und Anspruch 4 und
Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung der Homogenität der Dichte und/oder Größe der geblähten
Sandkörner (2) die erste erhöhte Temperatur (Tl) und/oder die zweite erhöhte Temperatur (T2) gesteuert werden.
0. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialeintrittstemperatur (T3) mindestens 30%, vorzugsweise mindestens 90%, der
kritischen Temperatur ist.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialeintrittstemperatur (T3) mindestens 240°C, vorzugsweise mindestens 720°C, ist.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Zuluft (34) von unten in den Ofenschacht (4) eingeblasen und/oder eingesaugt wird, um die Förderung des Materials (1) entlang der
Förderstrecke (5) zu unterstützen, wobei die Zuluft (34) vor deren Eintritt in den Ofenschacht (4) auf eine weitere erhöhte Temperatur (T4) vorgewärmt wird.
23. Verfahren nach Anspruch 22 und Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgewärmte Zuluft (34) vor deren Eintritt in den Ofenschacht (4) dem in der Luftmenge dispergierten Material (1) beigemengt wird.
24. Vorrichtung zur Herstellung eines geblähten Granulats (2) aus sandkornförmigem, mineralischem Material (1) mit einem Treibmittel, beispielsweise zur Herstellung eines geblähten Granulats aus Perlit- (1) oder Obsidiansand, die Vorrichtung umfassend einen Ofen (3) mit einem im
Wesentlichen senkrecht stehenden Ofenschacht (4), der ein oberes Ende (12) und ein unteres Ende (13) aufweist, wobei zwischen den beiden Enden (12, 13) eine Förderstrecke (5) verläuft, welche durch mehrere, vertikal voneinander getrennt angeordnete Heizzonen (6) führt, wobei die
Heizzonen (6) jeweils zumindest ein voneinander unabhängig steuerbares Heizelement (7) aufweisen, um das Material (1) auf eine kritische Temperatur zu erhitzen und die
Sandkörner (1) zu blähen, wobei weiters mindestens ein Zuführmittel (14) vorgesehen ist, um das ungeblähte
Material (1) gemeinsam mit einer Luftmenge am unteren Ende (13) des Ofenschachts (4) in Richtung oberes Ende (12) des Ofenschachts (4) so in den Ofenschacht (4) einzublasen, dass die Luftmenge eine von unten nach oben strömende Luftströmung ausbildet, mittels welcher das Material (1) von unten nach oben entlang der Förderstrecke (5)
gefördert wird, um in der oberen Hälfte, vorzugsweise im obersten Drittel, der Förderstrecke (5) gebläht zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein dem
Ofenschacht (4) vorgeschaltetes Mittel zum Anwärmen des Materials (1) vorgesehen ist, um zu gewährleisten, dass das Material (1) bei dessen Eintritt in den Ofenschacht (4) eine Materialeintrittstemperatur (T3) aufweist, die kleiner ist als die kritische Temperatur und größer als eine Umgebungstemperatur (RT) .
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein dem Ofenschacht (4) vorgeschaltetes Mittel zum Anwärmen der Luftmenge auf eine zweite erhöhte Temperatur (T2), die kleiner ist als die kritische
Temperatur und größer als die Umgebungstemperatur (RT) , vorgesehen ist.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 25
dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine
Zuführmittel eine Feststoff/Luft-Düse (14) umfasst, welcher Druckluft (15) und das ungeblähte Material (1) zuführbar sind, um das Material (1) in der Luftmenge zu dispergieren .
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein der Feststoff/Luft-Düse (14)
vorgeschaltetes Mittel zum Anwärmen des Materials (1) auf eine erste erhöhte Temperatur (Tl), die kleiner ist als die kritische Temperatur und größer als die
Umgebungstemperatur (RT) , vorgesehen ist.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 27 und Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Mittel zum Anwärmen der Luftmenge auf die zweite erhöhte kritische Temperatur (T2) der Feststoff/Luft-Düse (14) vorgeschaltet ist.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 28 und Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zum Anwärmen des Materials (1) auf die
Materialeintrittstemperatur (T3) zumindest die auf die zweite erhöhte Temperatur (T2) angewärmte Luftmenge vorgesehen ist.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 29 und Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass ein
Vorratsbehälter (8) für das Material (1) vorgesehen ist und dass das mindestens eine, der Feststoff/Luft-Düse (14) vorgeschaltete Mittel zum Anwärmen des Materials (1) auf die erste erhöhte Temperatur (Tl) mindestens eine Heizung (9) umfasst, mit welcher im Vorratsbehälter (8)
befindliches Material (1) anwärmbar ist.
31. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zum Anwärmen des Materials (1) auf die Materialeintrittstemperatur (T3) lediglich die auf die zweite erhöhte Temperatur (T2) angewärmte Luftmenge vorgesehen ist.
32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 31 und Anspruch 27 und Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Absolutbetrag einer Differenztemperatur, die die
Differenz zwischen der ersten erhöhten Temperatur (Tl) und der zweiten erhöhten Temperatur (T2) ist, höchstens 50%, bevorzugt höchstens 30%, besonders bevorzugt höchstens 10%, der ersten erhöhten Temperatur (Tl) ist.
33. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Absolutbetrag der Differenztemperatur höchstens 2% der ersten erhöhten Temperatur (Tl) ist, wobei die Differenztemperatur vorzugsweise null ist.
34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28, 29, 30, 32 oder 33 und Anspruch 27 und Anspruch 28, dadurch
gekennzeichnet, dass die zweite erhöhte Temperatur (T2) kleiner als die erste erhöhte Temperatur (Tl) ist. 35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 34,
dadurch gekennzeichnet, dass Materialtemperaturmessmittel (23, 24) zur direkten und/oder indirekten Messung der Temperatur und/oder der Temperaturänderung des Materials (1) entlang der Förderstrecke (5) vorgesehen sind sowie eine Regel- und Steuereinheit (16), die mit den
Materialtemperaturmessmitteln (23, 24) und mit den
Heizelementen (7) der Heizzonen (6) verbunden ist, um eine erste Verringerung der Temperatur des Materials (1), bevorzugt von mindestens 20°C, zwischen zwei aufeinander folgenden Positionen (10) entlang der Förderstrecke (5) zu detektieren, und dass die Heizelemente (7) durch die
Regel- und Steuereinheit (16) in Abhängigkeit von der kritischen Temperatur regelbar sind, um eine Zunahme der Materialtemperatur entlang der verbleibenden Förderstrecke (5) auf oder über die kritische Temperatur zu verhindern oder gezielt zu ermöglichen.
36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 35,
dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (18, 19) zur,
vorzugsweise laufenden, Bestimmung der Größe und/oder der Dichte der geblähten Sandkörner (2) vorgesehen sind.
37. Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regel- und Steuereinheit (16) vorgesehen ist, die so ausgelegt ist, dass zur Regelung der Dichte der geblähten Sandkörner (2) die Leistung des mindestens einen Heizelements (7) einer letzten Heizzone (11) gesteuert wird .
38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 35 bis 37 und
Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Regel- und Steuereinheit (16) so ausgelegt ist, dass zur Regelung einer Position der detektierten ersten Verringerung der Temperatur des Materials (1) bis auf die Leistung des mindestens einen Heizelements (7) einer letzten Heizzone
(11) die Leistungen der Heizelemente (7) aller Heizzonen
(5) gesteuert werden.
39. Vorrichtung nach Anspruch 38 und Anspruch 27 und
Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Regel- und Steuereinheit (16) so ausgelegt ist, dass zur Regelung der Position der detektierten ersten Verringerung der
Temperatur des Materials (1) die erste erhöhte Temperatur (Tl) und/oder die zweite erhöhte Temperatur (T2) gesteuert werden .
40. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 36 bis 39 und Anspruch 27 und Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regel- und Steuereinheit (16) vorgesehen ist, die so ausgelegt ist, dass zur Regelung der Dichte und/oder Größe der geblähten Sandkörner (2) die erste erhöhte Temperatur (Tl) und/oder die zweite erhöhte Temperatur (T2) gesteuert werden .
41. Vorrichtung nach Anspruch 36 und Anspruch 27 und
Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regel- und Steuereinheit (16) vorgesehen ist, die so ausgelegt ist, dass zur Regelung der Homogenität der Dichte und/oder Größe der geblähten Sandkörner (2) die erste erhöhte
Temperatur (Tl) und/oder die zweite erhöhte Temperatur (T2) gesteuert werden.
42. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 41,
dadurch gekennzeichnet, dass die
Materialeintrittstemperatur (T3) mindestens 30%,
vorzugsweise mindestens 90%, der kritischen Temperatur ist .
43. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 42,
dadurch gekennzeichnet, dass die
Materialeintrittstemperatur (T3) mindestens 240°C, vorzugsweise mindestens 720°C, ist.
44. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 43,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Mittel (35, 17) vorgesehen ist, um zur Unterstützung der Förderung des Materials (1) entlang der Förderstrecke (5) Zuluft (34) von unten in den Ofenschacht (4) einzublasen und/oder einzusaugen, und dass mindestens ein Mittel (36) zum
Vorwärmen der Zuluft (34) auf eine weitere erhöhte
Temperatur (T4) vorgesehen ist, welches dem Ofenschacht (4) vorgeschaltet ist.
45. Vorrichtung nach Anspruch 44 und Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Mittel (35, 17) zum Einblasen und/oder Einsaugen der Zuluft (34) ein Rohr
(17) umfasst, welches Rohr (17) zumindest abschnittsweise einerseits zwischen der Feststoff/Luft-Düse (14) und dem Ofenschacht (4) geschaltet ist und andererseits zwischen dem mindestens einen Mittel (36) zum Vorwärmen der Zuluft
(34) und dem Ofenschacht (4) .
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