[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer feinkeramischen
Masse großer Homogenität und hohen Feinheitsgrades aus keramischen Rohstoffen, Flüssigkeiten,
Zuschlagsstoffen u. dgl., wobei die Einsatzstoffe fein aufgemahlen werden, Flüssigkeit
hinzugefügt und zu einem späteren Zeitpunkt teilweise entzogen wird. In der feinkeramischen
Industrie, insbesondere bei der Herstellung von Porzellan, Steingut o. dgl. hängt
die Qualität der feinkeramischen Erzeugnisse neben formgebungs- und trocken- sowie
brenntechnischen Vorgängen von der chemischen Analyse, dem mineralogischen Aufbau,
der Korngrößenverteilung sowie der Homogenität und des Feinheitsgrades der eingesetzten
feinkeramischen Massen ab. Die Aufbereitung der Masse, die diesen Anforderungen genügt,
ist somit von größter Bedeutung. Dabei werden die Einsatzstoffe, also die insbesondere
festen Stoffe, nämlich die Rohstoffe und die Zuschlagsstoffe, so fein aufgemahlen,
daß sie ein Sieb passieren können, welches 10.000 Maschen auf dem cm² aufweist.
[0002] Bisher werden in der feinkeramischen Industrie zwei Herstell- bzw. Aufbereitungsverfahren
zur Erzeugung von feinkeramischen Massen eingesetzt, die natürlich von der Verwendung
derselben Rohstoffe, Zuschlagsstoffe und Flüssigkeiten ausgehen, jedoch einmal zu
einem Hubel, also einem zylindrischen Massestück entsprechenden Durchmessers und entsprechender
Länge, welches sich in knetbarem Zustand befindet, führen, während andererseits riesel-
bzw. fließfähige Granulate hergestellt werden, die im Trockenpreßverfahren weiterverarbeitet
werden:
[0003] Zur Herstellung der Hubel werden ein Teil der Einsatzstoffe (Hartstoffe) in Trommelmühlen
naß bis zu dem erforderlichen Feinheitsgrad aufgemahlen. Diese Trommelmühlen sind
zylindrischen Körper, die um horizontale Achsen angetrieben werden und eine widerstandsfähige
Auskleidung aufweisen. Die harten Einsatzstoffe werden zusammen mit Flüssigkeit, insbesondere
Wasser, und Mahlkörpern in die Trommelmühle eingebracht, die dann beispielsweise 12
Stunden lang rotierend angetrieben wird, bis der gewünschte Feinheitsgrad vorliegt.
Die anderen Einsatzstoffe (Weichstoffe) werden üblicherweise von den Rohstofflieferanten
in einem flüssigen Aufbereitungsverfahren entsprechend aufbereitet und getrocknet
angeliefert. Diese Einsatzstoffe (Weichstoffe) werden in einem Quirl unter Zusatz
von z. B. 50 bis 70% Wasser in eine Suspension überführt, der dann die Hartstoff-Suspension
der verflüssigten, aufgemahlenen Einsatzstoffe hinzugefügt wird. Es folgt eine intensive
Verquirlung bzw. Vermischung der harten und der weichen Einsatzstoffe zum Zwecke entsprechender
Homogenisierung. Diese Masse wird in bekannter Weise in der flüssigen Phase gesiebt,
um überkorn abzutrennen. Auch eine Bearbeitung zum Zweck der Säuberung, z. B. von
magnetisierbaren Bestandteilen, kann sich hier oder auch zu anderem Zeitpunkt anschließen.
Letztendlich aber wird die gemeinsame gequirlte Suspension aus den harten und weichen
Einsatzstoffen in eine Filterpresse gepumpt und dort abgepreßt, wobei die Filterkuchen
entstehen, die knetbare, teigige Konsistenz aufweisen. Diese werde in eine Vakuum-Strangpresse
überführt, in der die Masse entlüftet und durch das Mundstück der Strangpresse ausgetrieben
wird. Durch Abschneiden des austretenden Massestrangs erhält man die gewünschten Hubel.
Das Verfahren muß natürlich so geführt werden, daß die in Hubelform vorliegende, feinkeramische
Masse den Anforderungen für ihre Weiterverarbeitung entspricht. Insbesondere muß der
Feuchtigkeitsgehalt, die Homogenität und der Feinheitsgrad stimmen.
[0004] Dieses bekannte Aufbereitungsverfahren zur Herstellung der Hubel erfordert in nachteiliger
Weise einen sehr hohen maschinellen Aufwand und läßt andererseits Rationalisierungsmaßnahmen
nur bis zu gewissen Grenzen zu. Es ergibt sich ein vergleichsweise schlechter Materialfluß,
der viele Bearbeitungsschritte umfaßt und daher lohnintensiv ist. Da dieses Verfahren
- wie alle in der feinkeramischen Industrie bekannten Verfahren - über die flüssige
Phase geht, wird in an sich widersinniger Weise den mehr oder weniger feuchten Massen
ein sehr großer Flüssigkeitsanteil hinzugefügt, um sie flüssig bearbeiten zu können,
worauf dann später die wesentliche Flüssigkeit wiederum entzogen werden muß, um den
richtigen Feuchtigkeitsgehalt der knetbaren, teigigen Masse zu erreichen. Die hergestellten
Hubel sind in der Porzellanindustrie nur zum Einsatz in der plastischen Formgebung
geeignet; es ist also nicht möglich, die Hubel zum Pressen von Porzellanformkörpern
einzusetzen. Dies zieht wiederum die Verwendung der bekannten Gipsformen in der Porzellanherstellung
nach sich, wobei allein hierdurch ein erheblicher Platzbedarf entsteht. Etwa 50% der
eingesetzten Masse gelangt in den Rücklauf, muß also zumindest teilweise doppelt bearbeitet
werden.
[0005] Das andere bekannte Verfahren, welches zu riesel- bzw. fließfähigem Granulat führt,
stimmt in seinen anfänglichen Bearbeitungsschritten mit der Herstellung der feinkeramischen
Masse in Hubelform überein, und zwar bis zum Verquirlen der Suspension aus den harten
und weichen Einsatzstoffen. Es wird nur vergleichsweise weniger Wasser eingesetzt.
Der somit entstehende Schlicker wird einer Sprühtrocknung unterworfen, indem er in
einem Sprühturm unter hohem Druck durch Düsen ausgetrieben wird und im freien Fall
den Sprühturm von oben nach unten durchwandert. Im Sprühtrum wird von unten nach oben,
also entgegengesetzt der Fallrichtung, Heißgas geführt, welches eine Temperatur von
400 bis 600°C aufweisen kann. Das Verfahren der Sprühtrocknung ist dann so zu führen,
daß sich die nebulös eingedüsten Schlickertropfen während des Falls im Sprühturm zu
etwa kugelförmigen Granulatkörnern zusammenziehen, die eine der Verwendung angepaßte
geringe Größe und einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 2 bis 5% bei ihrer Herausnahme
aus dem Sprühturm haben. Dieses rieselfähige Granulat muß sich etwa wie eine Flüssigkeit
verhalten, also gleichsam zwischen den Fingern zerrinnen, obwohl es an sich als fester
Körper vorliegt. Diese Konsistenz ist jedoch wichtig für die Herstellung von feinkeramischen
Erzeugnissen, beispielsweise von Porzellan unter Anwendung von Trockenpreßverfahren,
insbesondere dem isostatischen Verpressen.
[0006] Der Hauptnachteil der Herstellung dieser feinkeramischen Masse in Form des rieselfähigen
Granulats ist in dem hohen Energieaufwand zu sehen, der in der Sprühtrocknung erforderlich
ist. Auch dieses Verfahren ist maschinell aufwendig. Ein weiterer Nachteil ist durch
die Form der Granulatkörper gegeben. Es tritt bei der Sprühtrocknung Hohlkornbildung
auf, d. h. das einzelne Granulatkügelchen, welches wiederum aus einer Vielzahl von
feinsten Masseteilchen zusammengesetzt ist, ist innen hohl, etwa wie ein dickwandiger
Ball, so daß sich das Granulatkorn zwar zusammenpressen läßt, aber andererseits ein
gewisses Rückstellvermögen gegeben ist, welches die Glattheit und Ebenheit der Flächen
des feinkeramischen Erzeugnisses beeinträchtigen kann.
[0007] Die beiden aufgezeigten Verfahren können natürlich geringfügig abgewandelt und modifiziert
werden. Sie stellen die beiden einzigen Grundmöglichkeiten dar, zu verwendbaren feinkeramischen
Massen zu gelangen. Bei allen angewendeten Herstell- und Aufbereitungsverfahren ist
es erforderlich, die an sich trockenen Einsatzstoffe über die flüssige Phase zu führen,
also eine Suspension zwischenzuschalten, um letztlich diese Flüssigkeit durch Trocknungs-
und sonstige Maßnahmen wieder herauszuholen und somit die feinkeramische Masse mit
dem gewünschten Feuchtigkeitsgehalt in der Größenordnung von etwa 2 bis 15% zu erhalten.
Obwohl es widersinnig erscheint, die Wassermenge in der flüssigen Phase mit derart
hohem Überschuß einzusetzen, wenn die Masse im Endzustand letztendlich nur eine gewisse
Feuchtigkeit aufweisen soll, ist es der Fachwelt bekannt, daß nur durch die flüssige
Phase die erforderliche Feinheit und Homogenität erreicht werden kann.
[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung aufzuzeigen,
mit denen eine für feinkeramische Zwecke geeignete Masse wesentlich wirtschaftlicher
als bisher hergestellt werden kann. Dabei geht es insbesondere darum, die flüssige
Phase zu vermeiden. Es soll einerseits möglich sein, rieselfähiges Granulat als feinkeramische
Masse herzustellen, die insbesondere zum isostatischen Pressen geeignet ist. Durch
Weiterverarbeitungsschritte soll es möglich sein, aus dieser Masse auch plastische
Hubel oder andererseits auch einen Gießschlicker herstellen zu können. Erfindungsgemäß
wird dies bei dem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht, daß die
Einsatzstoffe trocken oder feucht aufgemahlen werden und alle oder einzelne Einsatzstoffe
von oben im freien Fall in und durch einen vertikal angeordneten Behälter geführt,
dabei mit der oder einem Teil Flüssigkeit durch Eindüsen unter Einwirkung von Turbulenz
in Kontakt gebracht und zu Granulat agglomeriert werden. Wichtig ist es also, daß
die Einsatzstoffe nicht mehr naß, sondern trocken oder allenfalls feucht aufgemahlen
werden, wobei die Feuchtigkeit bereits auf die Endfeuchtigkeit des Granulats bzw.
der feinkeramischen Masse abgestimmt ist.
[0009] Diese fein aufgemahlenen Einsatzstoffe werden etwa gemeinsam oder in Teilmischungen
im freien Fall in eine turbulente Bewegung versetzt, die durch einen schnell laufenden
Mischer aufgebracht werden kann, wobei die Bahn der einzelnen Partikel der Einsatzstoffe
kreis- und schraubenlinienförmig aufgezwungen werden kann. In diesem Zustand wird
durch Eindüsen, also in nebelartiger Form, ein kurzzeitiger Kontakt mit Flüssigkeit,
die einen Elektrolyt enthalten kann, gegeben, wobei ein Teil oder alle Flüssigkeit
zugeführt werden kann. Die Menge der zuzuführenden Flüssigkeit richtet sich auch danach,
daß der Agglomerationspunkt erreicht wird, also das Anwachsen der Teilchen zu einem
Granulatkörper stattfindet. Es kann sein, daß dabei etwas mehr Flüssigkeit zugeführt
wird als es dem gewünschten Feuchtigkeitsgrad des Granulats entspricht, wie er für
die Weiterverarbeitung sinnvollerweise vorliegen muß, so daß ein Trocknungsvorgang
nachgeschaltet wird. Auf keinen Fall ist diese Zufuhr von Flüssigkeit aber mit der
Menge von Flüssigkeit vergleichbar, die bei Durchlauf des flüssigen Aggregatzustands
der Masse gemäß dem Stand der Technik erforderlich ist. Hieraus wird die erheblich
ökonomischere Arbeitsweise verständlich, denn es entfällt das Naßmahlen, die Herstellung
der Suspension und auch die Verwendung einer Filterpresse oder eines Sprühtrockenturms.
Die Anzahl der Verfahrensschritte wird eingeschränkt, so daß das Verfahren auch insgesamt
kostengünstiger und schneller abläuft. Neben geringerem Energieeinsatz ist die weitgehende
Rationalisierungsmöglichkeit gegeben. Weiterhin ist vorteilhaft, daß auf diese Art
und Weise auch bisher nicht oder wenig geeignete keramische Rohstoffe eingesetzt werden
können. Durch das Eindüsen von Flüssigkeiten oder auch Suspensionen in dem Behälter
und der Kontakt mit den sich bahnenförmig bewegenden Einsatzstoffen im Behälter wird
ein äußerst großer Homogenisierungszustand erreicht, der die unwirtschaftliche Aufbereitung
über die flüssige Phase überflüssig macht. Dieses, den Fachmann überraschende Ergebnis
ist zugleich der wesentliche Vorteil des neuen Verfahrens. Weiterhin ist vorteilhaft,
daß z. B. entgegen der Sprühtrocknung, bei der Elektrolyte eingesetzt werden müssen,
hier eine Verfahrensführung ohne die Hinzufügung jeglicher chemischer Zusätze möglich
ist. Allerdings besteht vorteilhaft wiederum die Möglichkeit, zur Erzielung spezieller
Eigenschaften der keramischen Masse oder des daraus hergestellten Endprodukts irgendwelche
Additive, z. B. mit den Flüssigkeiten zusammen einzudüsen und so der Masse während
der Agglomeration hinzuzufügen. Die keramische Masse in Form des Granulats ist für
alle Größen von hergestellten Rohlingen bzw. Formlingen einsetzbar. Es besteht also
keine Abhängigkeit mehr von dem Hubeldurchmesser. Besonders geeignet ist dieses Granulat
zum isostatischen Pressen von Formkörpern der Porzellanindustrie, und zwar deshalb,
weil durch die Agglomeration ein Vollkorn entsteht, im Gegensatz zu dem Hohlkorn der
Sprühtrocknung. Die Verwendung dieses Vollkorns ergibt eine glattere Oberfläche, insbesondere
beim isostatischen Pressen. Weiterhin hat sich herausgestellt, daß beim Brennen der
feinkeramischen Erzeugnisse stabilere Körper entstehen, so daß das Aufbereitungsverfahren
letztlich vorteilhaft dazu führt, daß z. B. ein Teller oder eine Tasse eine geringere
Wandstärke aufweisen können als bisher, so daß auf diese Art und Weise neue Möglichkeiten
der Gestaltung eröffnet werden. Es versteht sich, daß das hergestellte Granulat natürlich
kein Pulver ist oder sein darf, obwohl die Abmessungen der einzelnen Granulatkörner
sehr klein sind. Ein Pulver würde auch die erforderliche Riesel- bzw. Fließfähigkeit
nicht aufweisen, könnte also auch nicht entsprechend weiterverarbeitet werden.
[0010] Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Einsatzstoffe zur Herstellung eines splittrigen
Korns in einer Feinmahlmühle, vorzugsweise einer Prallmühle, aufgemahlen werden. Beim
nassen Aufmahlen gemäß dem Stand der Technik entsteht ein mehr oder weniger rundes
Korn mit kugelförmiger Oberfläche. Bei Verwendung einer Prallmühle entsteht dagegen
ein splittriges Korn mit einer mehrere gegeneinander versetzte Fläche aufweisenden
Oberfläche. Dieses splittrige Korn begünstigt das Wachsen des Granulatkorns bei der
Agglomeration und ergibt einen guten Zusammenhalt der Masse insbesondere im trocken
gepreßten keramischen Formkörper. Dies ist möglicherweise darauf zurückzuführen, daß
sich beim Trockenpressen das splittrige Korn leichter zerstören bzw. leichter zusammenfügen
läßt als ein Hohlkorn kugelförmiger Formgebung, so daß sich auf diesem Wege auch die
vergleichsweise größere Glattheit und gesteigerte Festigkeit des feinkeramischen Erzeugnisses
erklären lassen.
[0011] Mit besonderem Vorteil werden alle Einsatzstoffe zunächst vorgemischt und dann gemeinsam
aufgemahlen, so daß bereits bei diesem Anfangsverfahrensschritt eine entsprechende
Durchmischung und Homogenisierung aller für das jeweilige Rezept erforderlicher Einsatzstoffe
eintritt. Es kann aber auch erforderlich werden, einzelne oder einen Teil der Einsatzstoffe
jeweils getrennt zu behandeln,also feinstzumahlen und/oder zu agglomerieren, um alle
Einsatzstoffe dann zu einem jeweils späteren Zeitpunkt des Verfahrens dosiert zusammenzufügen.
Wenn die feinkeramische Masse in Form von Granulat vorliegen soll, ist es meist erforderlich,
für die Granulatbildung eine etwas höhere Feuchtigkeit zuzusetzen als es der feinkeramischen
Masse in ihrem für die Weiterverarbeitung erforderlichen Zustand entspricht. Damit
erweist es sich als notwendig, daß das agglomerierte Granulat getrocknet wird, was
insbesondere in einem Fließbettverfahren möglich ist, um den etwaigen Abrieb und die
Zerstörung der Granulatform möglichst zu vermeiden. Aber auch Flugstromverfahren oder
Wirbelbettverfahren können hier eingesetzt werden.
[0012] Soll dagegen die feinkeramische Masse letztendlich in Hubelform vorliegen, um z.
B. Porzellanerzeugnisse im Drehverfahren herzustellen, dann wird auf den Schritt der
Trocknung verzichtet und das agglomerierte Granulat wird in einer Vakuum-Strangpresse
entlüftet und plastifiziert sowie dann in Hubelform abgezogen. Der für das Agglomerieren
erforderliche Feuchtigkeitsgehalt stimmt weitgehend mit dem für das Drehen der Formkörper
erforderlichen Feuchtigkeitsgehalt überein, so daß zu diesem Zeitpunkt ein Trocknungsschritt
vorteilhaft entfällt. Dies schließt aber nicht aus, daß die gedrehten Porzellanformkörper
einem Trocknungsv-organg unterworfen werden müssen, während die aus dem Granulat trocken
gepreßten Formkörper dann nicht mehr getrocknet werden müssen.
[0013] Mit den einzudüsenden Flüssigkeiten oder Suspensionen können auch insbesondere verfestigend
wirkende Additive zugeführt werden. Das Verfahren gestattet die problemlose Zuführung
zu einem solchen Zeitpunkt, bei welchem die Einsatzstoffe bereits homogenisiert sind.
[0014] Insbesondere werden die fein aufgemahlenen Einsatzstoffe vermittels eines schnell
laufenden Mischers in dem Behälter in eine taumelartige, schraubenlinienförmige Turbulenz
versetzt; dabei wird die oder ein Teil der Flüssigkeit unter Druck nebulös versprüht,
wobei die Drehzahl des Mischers und die Flüssigkeitsmenge so aufeinander abgestimmt
werden, daß die Agglomeration der Einsatzstoffe und der Flüssigkeit zu einem rieselfähigen
Granulat erfolgt. Die innige und intensive Mischung der Einsatzstoffe bzw. des Versatzes
und die Agglomeration laufen damit zeitlich praktisch gleichzeitig ab; die so bzw.
nach der nachgeschalteten Trocknung erzielbaren Granulate sind äußerst homogen und
von einer solchen Riesel- bzw. Fließfähigkeit, die hohen technischen Ansprüchen genügt
und insbesondere schnelle Preßzyklen erlaubt.
[0015] Das agglomerierte Granulat kann mit Zusatz von Flüssigkeit zu einem Gießschlicker
weiterverarbeitet werden. Dies geschieht mittels eines Schraubenquirls in einem Rührbottich.
Außer Wasser können auch Additive (Verflüssiger) hinzugefügt werden.
[0016] Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens arbeitet mit einer Mühle zum feinen
Aufmahlen der Einsatzstoffe und kennzeichnet sich erfindungsgemäß dadurch, daß ein
vertikal angeordneter Behälter mit einer in dessen oberen Bereich mündenden Zufuhreinrichtung
für die trocken oder feucht aufgemahlenen Einsatzstoffe vorgesehen ist, in dem Rohre
mit düsenartigen Öffnungen zum Zerstäuben von Flüssigkeit und unter diesen ein schnell
laufender Mischer angeordnet sind, wobei der Mischer Mischarme aufweist. Die Mischarme,
die mit entsprechend hoher Umdrehungszahl umlaufen, versetzen die Einsatzstoffe in
ihrer bereits feingemahlenen Form in eine sich turbulent bewegende Staubwolke, die
mit der eingedüsten Flüssigkeit kurzzeitig in Kontakt und damit zur Agglomeration
gebracht wird.
[0017] Dem Behälter kann ein Trockner nachgeschaltet sein, in dem die Feuchtigkeit und die
Temperatur des Granulats beeinflußt wird. Dies ist dann der Fall, wenn das Granulat
in rieselfähiger Form zum Trockenpressen von feinkeramischen Erzeugnissen eingesetzt
wird. Der Trockner kann ein Fließbettrockner oder auch ein Flugstromtrockner sein,
wobei es zweckmäßig ist, in seinem letzten Teil mit einer Kühlstation zu arbeiten,
um eine Ausscheidung von Flüssigkeit zu vermeiden, die zu einem Zusammenbacken der
Granulatkörper führen könnte, so daß die Rieselfähigkeit beeinträchtigt wäre.
[0018] Der Mischer weist zweckmäßig verstellbar angeordnete Mischarme auf. Auch die Drehzahl
der Mischarme ist einstellbar bzw. veränderbar ausgebildet, so daß durch die Wahl
des entsprechenden Einstellwinkels der Mischarme auch die Verweilzeit der einzelnen
Partikel der Einsatzstoffe beeinflußt werden kann. Dies wirkt sich auf die Granulatgröße,
die -festigkeit usw. aus. Es muß sichergestellt sein, daß das Granulat bis zu seiner
Verwendung beim Trockenpressen nicht zerfällt. Selbstverständlich müssen entsprechende
Transportorgane und Abfuhreinrichtungen zwischen dem vertikalen Behälter bzw. dem
Mischer und dem Trockner sowie nachgeschaltet zu diesem vorgesehen sein.
[0019] Die Erfindung wird anhand eines Fließdiagramms weiter beschrieben und verdeutlicht,
welches in schematischer Weise die Verfahrensführung und einzelne Vorrichtungsteile
erkennen läßt:
[0020] Aus mehreren Silos (1) werden keramische Rohstoffe und Zuschlagsstoffe, also die
harten und weichen Einsatzstoffe in der für den Versatz erforderlichen Vordosierung
abgezogen und mit einer Transporteinrichtung (2) in eine Prallmühle (3) oder eine
andere Feinmahlmühle gegeben. Eine Leitung (4) gestattet die Zugabe von Flüssigkeit,
insbesondere Wasser, um die Einsatzstoffe ggf. anzufeuchten. Auf jeden Fall wird die
flüssige Aufmahlung verhindert, sondern es findet in der Prallmühle (3) eine trockene
oder feuchte Aufmahlung der Einsatzstoffe statt, wobei ein splittriges Korn in der
erforderlichen Feinheit entsteht.Dabei wird der Versatz auch bereits homogenisiert.
Durch eine Zufuhreinrichtung 5 gelangen die aufgemahlenen Einsatzstoffe von oben in
einen Behälter (6) mit senkrecht angeordneter Achse (7), an dessen oberem Ende sie
durch eine Verteileinrichtung in der gewünschten Weise auf den Querschnitt verteilt
aufgegeben werden und zunächst im freien Fall eine Teilstrecke des Behälters (6) durchfallen.
Im Behälter (6) ist entsprechend der Achse (6) ein Mischer (8) mit Mischarmen (9)
angeordnet, dessen Welle (10) über einen zweckmäßig oben angeordneten Motor (11) schnell
laufend angetrieben wird. Die Drehzahl der Welle (10) kann in der Größenordnung zwischen
2500 und 6000 Umdrehungen/min liegen. Die Drehzahl ist veränderbar und kann an den
jeweiligen Einsatzzweck angepaßt werden. Auch die Mischarme (9) sind verstellbar angeordnet.
Sie können aus Mischschaufeln bestehen, deren Neigung einstellbar ist, wobei auch
die Anzahl der Mischarme (9) verändert werden kann. Der Mischer (8) mit den Mischarmen
(9) versetzt die im freien Fall herabgelangenden Einsatzstoffe in einen turbulenten
Bewegungszustand, indem sie gleichsam durch das Auftreffen auf die Mischarme (9) in
eine staub- oder wolkenartige Verteilung versetzt werden. Oberhalb des Mischers (8)
sind Sprührohre (12) vorgesehen, die düsenartige Öffnungen aufweisen, über welche
Flüssigkeiten und/oder Additive - auch in Form von Suspensionen - aus Vorratsbehältern
(13) unter entsprechendem Druck vermittels einer Pumpe (14) eingedüst werden können.
Auch diese Flüssigkeit wird nebulös verteilt und gelangt mit den aufgewirbelten Einsatzstoffen
in einen innigen Kontakt, wobei eine Agglomerierung stattfindet. Dabei entsteht durch
die Anlgerung der einzelnen Körner der Einsatzstoffe aneinander und das Zusammenbacken
ein feines Granulat, wobei die einzelnen Granulatkügelchen als Vollkorn ausgebildet
sind. Dieses Granulat sinkt in dem Behälter (6) abwärts und gelangt in den Bereich
des Behälterauslaufs (15), wo entsprechende Transporteinrichtungen vorgesehen sind,
um das Granulat weiterzubefördern. Die aus den Vorratsbehältern (13) in den Behälter
(6) eingedüste Flüssigkeit ist in ihrer Menge und Zusammensetzung auf den gewünschten
Feuchtigkeitsgehalt des Granulats zur Weiterverarbeitung als keramische Masse abgestimmt.
Weiterhin muß der Feuchtigkeitsgehalt an die Agglomeratbildung angepaßt sein. Der
Feuchtigkeitsgehalt kann somit auch etwas über dem gewünschten Feuchtigkeitsgehalt
für ein rieselfähiges Granulat für die Weiterverarbeitung im Trockenpreßverfahren
zu Porzellanerzeugnissen o. dgl. eingestellt sein. Zu diesem Zweck wird das am Behälterauslauf
(15) entstandene Granulat vermittels Transporteinrichtungen (16) einem Fließbettrockner
(17) zugeführt, der zweckmäßig in mehrere Behandlungskammern unterteilt ist. Weil
der Trockner in erster Linie die Funktion des Trocknens hat, sind Heizeinrichtungen
(16) vorgesehen, die beispielsweise als Heißgaserzeuger ausgebildet sein können. Der
Trockner hat aber auch die Aufgabe der Kühlung. Zu diesem Zweck ist sinnvollerweise
die letzte Kammer des Fließbettrockners (17) mit einer Kühleinrichtung, z. B. in Form
eines Gebläses (19), ausgerüstet. Da Fließbettrockner an sich bekannt sind, bedarf
dieser Vorrichtungsteil keiner weiteren Beschreibung. Aus dem Fließbettrockner (17)
gelangt schließlich das fließ- und rieselfähige Granulat mit dem gewünschten Feuchtigkeitsanteil
von etwa 2 bis 5 % in einen Vorratsbehälter (20), aus dem also das Granulat (21) verwendungsfähig
abgezogen werden kann. Dieses Granulat (21) eignet sich insbesondere zum isostatischen
Trockenpressen keramischer Erzeugnisse.
[0021] Sollen dagegen Hubel (22) für die Herstellung von feinkeramischen Erzeugnissen im
Drehverfahren hergestellt werden, so wird auf den Schritt der Trocknung verzichtet,
weil die Hubel in der Regel einen höheren Feuchtigkeitsgehalt aufweisen. Über Transporteinrichtungen
(23) gelangt das Granulat aus dem Behälterauslauf (15) in eine Vakuum-Strangpresse
(24), in der es entlüftet, verdichtet und durch ein Mundstück in Strangform angetrieben
wird. Durch Unterteilung entstehen die einzelnen Hubel (22).
[0022] Als dritte Verfahrensvariante ergibt sich die Möglichkeit der Herstellung eines Gießschlickers.
Zu diesem Zweck wird das Granulat aus dem Behälterauslauf (15) über eine Transporteinrichtung(25)
in einen Rührbottich (26) überführt, in welchem unter Zusatz von Wasser und ggf. anderen
Flüssigkeiten und/oder Verflüssigern gemäß Pfeil (27) der keramische Schlicker entsteht.
In dem Rührbottich (26) arbeitet ein Schraubenquirl (28), der für die Homogenisierung
der Suspension sorgt.
[0023] Drei Versatzrezepturen werden im Folgenden beschrieben, und zwar einmal für die Herstellung
von trocken verpreßbarem Granulat (21), zum anderen für die Herstellung von Hubeln
(22) und schließlich für die Herstellung eines Gießschlickers:
1. Versatzrezeptur für ein trocken verpreßbares Granulat
[0024]
[0025] Die genannten Einsatzstoffe werden gemeinsam trocken in einer Feinmahlanlage auf
eine Korngröße von unter 60 µ aufgemahlen. Sie gelangen in dieser bereits gemischten
Form über die Zufuhreinrichtung (5) in den Behälter (6). Hier wird über die Sprührohre
(12) eine Suspension aus Wasser und einem keramischen Verfestiger, z. B. Illit, eingedüst.
Die eingesetzte Flüssigkeitsmenge ist etwas höher, als es dem gewünschten Feuchtigkeitsgehalt
des trocken verpreßbaren Granulats entspricht, jedoch ist der aufgezeigte Feuchtigkeitsgehalt
im Mischer aus Gründen der Agglomerierung erforderlich. Das am Behälterauslauf (15)
anfallende Granulat gelangt in den Fließbettrockner, in welchem es getrocknet und
gekühlt wird, so daß letztendlich das in den Vorratsbehälter (20) gelangende Granulat
(21) den gewünschten Feuchtigkeitsgehalt von z. B. 2 % aufweist.
[0026] Es werden bei diesem Beispiel nicht verwendbare Kaoline eingesetzt. Eurit ist ein
Steinkaolin, der sich im plastischen Aufbereitungsverfahren nicht verwenden läßt.
Kaolin D H 1 ist ein Kaolin, der ebenfalls eine sehr geringe Verwendbarkeit für die
Porzellanherstellung hat, nachdem dieser eine schlechte Rohbruchfestigkeit besitzt.
D K 1 und K K 1 sind Papierkaoline, die ebenfalls für die Porzellanherstellung wegen
schlechter Rohbruchfestigkeit ungeeignet sind. Jedoch können diese Rohstoffe durch
die neue Aufbereitungsart mit Additiven zur Erhöhung der Rohbruchfestigkeit Verwendung
finden.
2. Versatzrezeptur zur Herstellung von Hubeln (22)
[0027]
[0028] Die Aufmahlung der Einsatzstoffe erfolgt feucht mit einem Feuchtigkeitsgehalt von
maximal bis zu 10 %.
[0029] Beide aufgemahlenen Gruppen von Einsatzstoffen werden gemeinsam über die Zufuhreinrichtung
(5) in den Behälter (6) eingebracht, wobei Flüssigkeiten eine Suspension aus Wasser
und Plastifikatoren zugesetzt wird, so daß eine Gesamtfeuchtigkeit von ca. 18 % erreicht
wird. Damit wird der endgültige und gewünschte Feuchtigkeitsgehalt der Hubel erreicht.
Das am Behälterauslauf (15) anfallende Granulat wird durch die Vakuum-Strangpresse
(24) geführt, an deren Austritt die Hubel (22) anfallen.
3. Versatzrezeptur für die Herstellung eines Gießschlickers
[0030]
[0031] Die Versatzrezeptur eines konventionellen Gießschlickers und deren rationelle Analyse
unterscheidet sich zu einer Versatzrezeptur für Granulat im wesentlichen in den Kaolinen.
Die im Gießschlicker verwendeten Kaoline zeichnen sich dadurch aus, daß unter geringer
Beigabe von Elektrolyt eine hohe Verflüssigung erreicht wird, um dem Gießschlicker
ein möglichst hohes Litergewicht zu geben, damit im anschließenden Gießvorgang zur
Herstellung von Gießartikeln die dazu benötigten Gipsformen aus Gips sich nicht zu
schnell mit Wasser vollsaugen und damit beim Gießvorgang eine genügend schnelle und
genügend starke Scherbenbildung ermöglicht wird.
[0032] Die Einsatzstoffe werden in zwei Gruppen verarbeitet. Feldspat und Quarz werden in
einer Trommelmühle aufgemahlen, abgesiebt und in einem Quirl mit der zweiten Komponente
Kaolin zum fertigen Versatz zusammengemischt.
Bezugazeichenliste:
[0033]
1 = Silo
2 =Transporteinrichtung
3 = Prallmühle
4 = Leitung
5 = Zufuhreinrichtung
6 = Behälter
7 = Achse
8 = Mischer
9 = Mischarm
10 = Welle
11 =Motor
12 =Sprührohr
13 = Vorratsbehälter
14 = Pumpe
15 = Behälterauslauf
16 = Transporteinrichtung
17 = Fließbettrockner
18 = Heizeinrichtung
19 = Gebläse
20 = Vorratsbehälter
21 = Granulat
22 = Hubel
23 = Transporteinrichtung
24 = Vakuum-Strangpresse
25 = Transporteinrichtung
26 = Rührbottich
27 = Pfeil
28 = Schraubenquirl
1. Verfahren zum Herstellen einer feinkeramischen Masse großer Homogenität und hohen
Feinheitsgrades aus keramischen Rohstoffen, Flüssigkeiten, Zuschlagsstoffen u. dgl.,
wobei die Einsatzstoffe fein aufgemahlen werden, Flüssigkeit hinzugefügt und zu einem
späteren Zeitpunkt ggf. teilweise entzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatzstoffe
trocken oder feucht aufgemahlen werden und daß alle oder einzelne Einsatzstoffe von
oben im freien Fall in und durch einen vertikal angeordneten Behälter geführt, dabei
mit der oder einem Teil Flüssigkeit durch Eindüsen unter Einwirkung von Turbulenz
in Kontakt gebracht und zu Granulat agglomeriert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatzstoffe zur Herstellung
eines splittrigen Korns in einer Feinmahlmühle, vorzugsweise einer Prallmühle, aufgemahlen
werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Einsatzstoffe
zunächst vorgemischt und dann gemeinsam aufgemahlen werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das agglomerierte Granulat
insbesondere im Fließbettverfahren getrocknet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das agglomerierte Granulat
ohne Trocknung in einer Vakuum-Strangpresse entlüftet und plastifiziert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit den einzudüsenden Flüssigkeiten
oder Suspensionen insbesondere verfestigend wirkende Additive zugeführt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fein aufgemahlenen Einsatzstoffe
vermittels eines schnell laufenden Mischers in dem Behälter in eine taumelartige,
schraubenlinienförmige Turbulenzbewegung versetzt werden, und daß dabei die oder ein
Teil der Flüssigkeit unter Druck nebulös versprüht wird, wobei die Drehzahl des Mischers
und die Flüssigkeitsmenge so aufeinander abgestimmt werden, daß die Agglomeration
der Einsatzstoffe und der Flüssigkeit zu einem rieselfähigen Granulat erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das agglomerierte Granulat
mit Zusatz von Flüssigkeit zu einem Gießschlicker weiterverarbeitet wird.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Mühle zum
feinen Aufmahlen der Einsatzstoffe, dadurch gekennzeichnet, daß ein vertikal angeordneter
Behälter (6) mit einer in dessen oberem Bereich mündenden Zufuhreinrichtung (5) für
die trocken oder feucht aufgemahlenen Einsatzstoffe vorgesehen ist, in dem Rohre (12)
mit düsenartigen Öffnungen zum Zerstäuben von Flüssigkeiten und unter diesen ein schnell
laufender Mischer (8) angeordnet sind, wobei der Mischer (8) Mischarme (9) aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Behälter (6) ein
Trockner (17) nachgeschaltet ist, in dem die Feuchtigkeit und die Temperatur des Granulats
beeinflußt werden.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischer (8) einstellbar
angeordnete Mischarme (9) aufweist, und daß die Drehzahl der Welle (10) des Mischers
(8) einstellbar bzw. veränderbar ausgebildet ist.