用于礦物材料的閉孔膨脹的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于由使用推進(jìn)劑的砂粒狀礦物材料（1）生產(chǎn)膨脹顆粒的方法；材料（1）進(jìn)給到豎直立爐（2）內(nèi)并沿著下落部分（4）下落穿過位于爐（2）的爐身（3）中的多個加熱段（5），每個所述加熱段（5）能利用至少一個可獨立控制的加熱元件（6）加熱；材料（1）被加熱至一臨界溫度，在該臨界溫度下，砂粒（15）的表面（7）塑化，并且砂粒（15）基于推進(jìn)劑膨脹。依照本發(fā)明，如果沿著下落部分（4）檢測到材料（1）在兩個相繼位置（9）之間的第一溫降，就根據(jù)臨界溫度控制沿著剩余的下落部分（4）的加熱元件（6）以便以受控的方式調(diào)節(jié)膨脹顆粒的封閉表面。
【專利說明】用于礦物材料的閉孔膨脹的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于由帶有推進(jìn)劑的砂粒狀礦物材料(例如來自珍珠巖或黑曜巖砂)生產(chǎn)膨脹顆粒的方法，其中所述材料從上方進(jìn)給到一豎直立爐內(nèi)，優(yōu)選經(jīng)由一溜槽進(jìn)給，所述材料沿著一下落部分穿過位于爐的爐身中的彼此在豎向上分開的多個加熱段下落，其中可以利用至少一個可獨立控制的加熱元件對每個加熱段進(jìn)行加熱，所述材料被加熱至一臨界溫度，在該臨界溫度下，砂粒表面塑化，并且砂粒通過推進(jìn)劑膨脹，膨脹材料在爐的底端被排出。
[0002]本發(fā)明還涉及一種用于生產(chǎn)膨脹顆粒的設(shè)備，其包括:豎直立爐加爐身，爐身的上端帶有用于進(jìn)給砂粒形材料的進(jìn)料口，爐身的底端帶有排出口 ；和位于爐身的進(jìn)料口與排出口之間的下落部分，所述下落部分引入彼此在豎向上分開的幾個加熱段，其中，每個加熱段均包括至少一個加熱元件，所述加熱元件能彼此單獨控制，以便將材料加熱至一臨界溫度，并包括用于直接或間接測量材料的溫度的幾個溫度傳感器和/或用于確定加熱段的加熱元件的功率的裝置。
【背景技術(shù)】
[0003] 對于建筑業(yè)(例如預(yù)拌灰漿工業(yè)或絕緣技術(shù))的各種應(yīng)用而言，輕密度材料作為原材料有很大需求。輕密度材料主要分成油基材料和礦物材料。雖然油基材料存在易燃缺點，但是人們對其生產(chǎn)工藝開展了很好的研究，從而實現(xiàn)了低成本生產(chǎn)。聚苯乙烯就是油基絕緣材料的一個主要例子，其優(yōu)選用在用于熱絕緣的建筑業(yè)中。由于其價格低，人們接受了其易燃的嚴(yán)重缺點，但是如果發(fā)生火災(zāi)，部分后果是災(zāi)難性的。
[0004]與之相比，由礦物材料制成的絕緣材料是不易燃的，其主要涉及顆粒形式的含(結(jié)晶)水巖石(例如諸如珍珠巖、黑曜巖等的火山巖)。但是，人們對其生產(chǎn)工藝沒有進(jìn)行如同油基絕緣材料那樣好的研究。在可獲得的質(zhì)量和可能的生產(chǎn)成本方面，礦物絕緣材料的生產(chǎn)工藝看起來仍然具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?br> [0005]現(xiàn)有技術(shù)中很早就已經(jīng)知道珍珠巖爐了，其中熱燃燒空氣通過豎直布置的管道從下向上吹。即將膨脹的(珍珠巖)砂經(jīng)由一溜槽從上方向下供給，即在任意情況下供給到爐的布置在爐的底端上方的區(qū)域。砂在逆流的熱排氣中被加熱直至臨界溫度，在所述臨界溫度，砂被塑化，結(jié)合在砂中的水被蒸發(fā)。蒸發(fā)過程同時伴隨著砂的膨脹，其膨脹到其原來體積的20倍。
[0006]各個砂粒通過膨脹過程裂開，由此獲得開孔、非常輕且和吸濕性強的顆粒。該顆粒隨著排氣流向上排出，并在一過濾器中分離。顆粒主要用于液化天然氣(LNG)柜的熱絕緣的絕緣技術(shù)中，但也可以用作預(yù)拌灰漿的添加劑，用于改善處理能力，以及用作絕緣筑底以用于構(gòu)造公寓住房的地板。
[0007]以這種方式膨脹的珍珠巖的主要缺點在于其開孔，從而導(dǎo)致吸濕性強，尺寸穩(wěn)定性有限。為了抑制其吸濕性，現(xiàn)有技術(shù)中已知的是隨后浸潰硅酮，但這需要昂貴的附加處理步驟，該步驟帶來了硅酮從大約200°C易燃的缺點。[0008]生產(chǎn)閉孔膨脹珍珠巖的先前的嘗試不令人滿意。一方面，沒有對閉孔膨脹的確切原因進(jìn)行過研究。另一方面，直到今天也不可能控制閉孔膨脹過程，并且不可能以有目的的方式影響所述過程。后者也意味著，膨脹顆粒的精確表面結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)過程中不能有意地設(shè)定。這阻礙了對例如粗糙度的設(shè)定，粗糙度在利用其它材料處理中扮演著重要角色。
[0009]此外，需要注意的是，在含水量過多的情況下，已經(jīng)膨脹的顆粒會在其表面通過膨脹期間的冷卻工序已再次凝固之前破裂。在這方面，現(xiàn)有技術(shù)中已知的是，可以通過原砂的熱調(diào)節(jié)將含水量(即材料中結(jié)合的水分)減少至對膨脹來說最佳的值。
[0010]砂粒在實際膨脹工序之后的重新加熱會使膨脹繼續(xù)，但這會導(dǎo)致已經(jīng)膨脹的顆粒在重新膨脹工序之后破裂或者呈現(xiàn)低強度值的可能性。
[0011]專利文獻(xiàn)只解決了用于該用途的膨脹工序或設(shè)備的各方面。沒有討論膨脹顆粒的開孔構(gòu)造的潛在機理或受控預(yù)防。所以，EP0225074B1披露了一種用于熱處理可膨脹材料的方法，其包括:預(yù)加熱和加熱兩個加熱階段；和隨后通過將冷卻劑吹到膨脹材料上而主動冷卻。AT504051B1建議在兩個加熱階段之間附加篩分。W02009/009817A1披露了一種進(jìn)行膨脹的豎爐。即將被膨脹的材料從上方提供給爐，并在豎爐的底端被移除，這就是W02009/009817A1被認(rèn)為是最接近的現(xiàn)有技術(shù)的原因。
[0012]發(fā)明目的
[0013]所以，本發(fā)明的目的是提供一種用于通過推進(jìn)劑膨脹砂狀礦物材料的方法，其中，可以以受控的方式設(shè)定膨脹顆粒的封閉表面，使得膨脹顆粒不呈現(xiàn)任何吸濕性或者幾乎沒有吸濕性。此外，可以提供對膨脹顆粒的表面結(jié)構(gòu)的影響，從而以有目的的方式影響其粗糙度。本發(fā)明的目的還在于提供一種用于執(zhí)行依照本發(fā)明的方法的設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明的基礎(chǔ)是從大量試驗獲得發(fā)現(xiàn)，實際的膨脹過程是一等焓過程，其基礎(chǔ)是砂粒的軟化結(jié)合水蒸氣或另外的推進(jìn)`劑的形成，這意味著在實際膨脹過程中，隨著砂粒體積的增大，焓保持恒定，其中大體上每個砂粒都代表一熱力學(xué)系統(tǒng)，但實際上顯然是許多砂粒組合形成一個系統(tǒng)。
[0015]等焓膨脹過程與材料溫度的急劇減少或降低有關(guān)系，其也可以歸類為降溫，并且其使顆粒再次變硬，凍結(jié)膨脹過程。等焓膨脹過程伴通過超過例如100°c的溫降實現(xiàn)，即，材料的溫度在膨脹過程期間顯著減少，并且塑性降低。
[0016]該發(fā)現(xiàn)允許以與所使用的原始材料實質(zhì)上無關(guān)的方式檢測膨脹過程，即，可以確定爐中膨脹發(fā)生的時間和位置。另一方面，這允許成功防止僅剛剛膨脹的顆粒由于膨脹過程之后供熱明顯減少或以有目的的方式完全停止供熱而開裂。這意味著溫降代表材料溫度的第一降低，其可以在沿著材料穿過爐的路徑的兩個相繼位置檢測到。
[0017]溫降的檢測可以通過直接測量爐中砂的溫度、或者間接地通過迂回測量后續(xù)工序中冷卻水溫度、或者通過確定熱流變化進(jìn)行。
[0018]膨脹過程本身發(fā)生在豎直的井式立爐中，其中原始材料借助于一溜槽從上方供給。爐的內(nèi)部，即爐身，形成材料的下落部分，其中，幾個加熱段沿著下落部分彼此在豎向上分開地布置，所述加熱段包括可彼此獨立地控制和調(diào)節(jié)的加熱元件。材料被從而加熱到一臨界溫度，在該臨界溫度，砂粒表面變得塑化。由于材料中結(jié)合有水，因而形成水蒸氣，此時水蒸氣的壓力使砂粒以等焓方式膨脹。檢測伴隨的砂粒冷卻。這明顯也適用于另外的推進(jìn)劑代替水存在于材料中的情況。爐身中膨脹過程的位置對所有砂粒來說通常不是一樣的，因為砂粒實際上尺寸和重量都不同。因此膨脹過程出現(xiàn)在下落部分的一區(qū)域中。該區(qū)域位于兩個點之間，其中在所述兩個點之間確定材料溫度的第一降低。
[0019]材料的溫度不會從該位置或從確定溫降的區(qū)域再次升高，但是所述溫度沿著剩余的下落部分以有目的的方式減少。該減少的發(fā)生是因為加熱段中沿著剩余的下落部分的加熱元件的功率是隨著剩余的下落部分下調(diào)。這可能與階梯函數(shù)有關(guān)，其可以通過沿著加熱段中沿著剩余的下落部分的加熱元件的零功率實現(xiàn)，或通過幾個階梯中的加熱功率的降低實現(xiàn)。材料的排出通過一水冷溜槽進(jìn)行，其中水冷有助于材料的進(jìn)一步冷卻，從而進(jìn)一步減少其塑性變形性。[0020]這就是為什么提供一種用于由帶有推進(jìn)劑的砂粒狀礦物材料(例如由珍珠巖或黑曜巖砂)生產(chǎn)膨脹顆粒的方法的原因，其中所述材料從上方進(jìn)給到一豎直立爐內(nèi)，優(yōu)選經(jīng)由一溜槽進(jìn)給，所述材料沿著一下落部分穿過位于爐的爐身中彼此在豎向上分開的多個加熱段下落，其中可利用至少一個可獨立控制的加熱元件對各個加熱段進(jìn)行加熱，所述材料被加熱至一臨界溫度，在該臨界溫度下，砂粒表面塑化，并且砂粒通過推進(jìn)劑而膨脹，所膨脹的材料在爐的底端被排出，在檢測沿著下落部分的兩個相繼位置之間的材料的第一溫降時，根據(jù)臨界溫度控制沿著剩余的下落部分的加熱元件。
[0021]膨脹顆粒在其機械性能或強度以及完全沒有吸濕性或有最小可能的吸濕性方面的最佳品質(zhì)伴隨著膨脹顆粒相應(yīng)的堅固、沒有裂紋的表面。這可以依照本發(fā)明的方法的優(yōu)選實施例可現(xiàn)，這是因為控制沿著剩余的下落部分的加熱元件，使沿著剩余的下落部分的材料溫度不會升高到或超過臨界溫度，從而防止重新膨脹。
[0022]由于即將膨脹的砂粒實際上不是全部具有相同的尺寸或質(zhì)量，實際上不是全部的砂粒同時到達(dá)臨界溫度。因此，膨脹過程不是在一點發(fā)生，而是在爐身的一區(qū)域中發(fā)生。在其中有足夠多的砂粒膨脹使得能檢測到溫降的區(qū)域之后，根據(jù)本發(fā)明的方法的上述優(yōu)選實施例下調(diào)加熱元件的功率，由此防止重新膨脹。不是所有的砂粒都在該區(qū)域膨脹，因為在該區(qū)域的末端，砂粒由于特定尺寸和質(zhì)量還沒有達(dá)到臨界溫度。在依照本發(fā)明的上述優(yōu)選實施例中，這些砂粒由于該區(qū)域之后的加熱元件的所述控制的緣故而不能膨脹，因而以未膨脹的形式從爐身或爐排出。這意味著從爐排出的材料在這種情況下含有特定量的未膨脹砂粒。使未膨脹砂粒的量最小或者使膨脹顆粒的量最大，從而接收材料性能破壞，尤其是高吸濕性和低強度上的破壞，是經(jīng)濟有效的。在這種情況下，由于材料在檢測到沿著剩余的下落部分溫降之后被再次加熱或進(jìn)一步加熱，尤其是加熱到或超過膨脹過程所需的臨界溫度，膨脹砂粒的量可能增大。較重或較大的顆粒因而也能夠達(dá)到臨界溫度并沿著剩余的下落部分膨脹，這樣膨脹砂粒的總量將增大。這就是為什么依照本發(fā)明的方法的又一優(yōu)選實施例中控制沿著剩余的下落部分的加熱元件使得沿著剩余的下落部分的材料溫度升高到或超過臨界溫度。沿著剩余的下落部分的溫度的重新升高導(dǎo)致已膨脹顆粒的材料質(zhì)量的破壞，這是因為會出現(xiàn)重新膨脹，在重新膨脹中強度降低、或者已膨脹顆粒的表面可能裂開。所述裂開對伴隨的吸濕性具有特別消極的效應(yīng)。
[0023]對于所使用的材料，不僅可以使用其中結(jié)合有水的砂礦作為推進(jìn)劑，例如使用珍珠巖或黑曜巖砂。還可以涉及混有含水礦物粘合劑的礦塵，其中，在這種情況下，含水礦物粘合劑作為推進(jìn)劑。在這種情況下，膨脹過程可如下發(fā)生:
[0024]由例如20 μ m的較小砂粒構(gòu)成的礦塵利用粘合劑形成例如500 μ m的較大顆粒。礦塵的砂粒的表面在臨界溫度下變得塑化，并形成較大顆粒的封閉表面，或者熔合成這樣的顆粒。因為單個較大顆粒的封閉表面通常整體上小于形成所述較大顆粒所包含的礦塵的各個砂粒的所有表面的總和，所以，這樣能夠獲得表面能量，并且表面體積比減小。
[0025]從刻起，較大顆粒帶有各自的封閉表面，其中顆粒具有由礦物砂塵和含水礦物粘合劑構(gòu)成的基體。由于這些較大顆粒的表面仍然是塑性的，所以形成的水蒸氣隨后能夠使較大顆粒膨脹，即，含水礦物粘結(jié)劑用作推進(jìn)劑。
[0026]另外，礦塵也可以替代性地與一推進(jìn)劑混合，其中推進(jìn)劑與優(yōu)選含有水的礦物粘合劑混合。例如，CaC03可用作推進(jìn)劑。在這種情況下，可能出現(xiàn)膨脹過程，類似于如上所述的:礦塵具有較小的砂粒尺寸(例如直徑為20 μ m)，其利用推進(jìn)劑和礦物粘合劑形成較大顆粒(例如直徑為500 μ m)。當(dāng)達(dá)到臨界溫度時，礦塵砂粒的表面塑化，并形成較大顆粒的封閉表面，或者熔合成這樣的顆粒。較大顆粒的封閉表面仍然是塑性的，并且此時能由推進(jìn)劑膨脹。如果礦物粘合劑含有水，則它可以充當(dāng)另外的推進(jìn)劑。這就是為什么依照本發(fā)明的方法的一優(yōu)選實施例中帶有推進(jìn)劑的礦物材料涉及其中結(jié)合充當(dāng)推進(jìn)劑的水的礦物材料，或者混合有充當(dāng)推進(jìn)劑的含水礦物粘合劑的礦塵，或者混合有與礦物粘合劑混合的推進(jìn)劑的礦塵，其中礦物粘合劑優(yōu)選含有水，并充當(dāng)另外的推進(jìn)劑。
[0027]為了能夠執(zhí)行該方法，除了具有帶可控加熱元件的幾個加熱段的井式爐之外，還需要智能開環(huán)和閉環(huán)控制單元。其評估來自例如溫度傳感器的數(shù)據(jù)，以便確定或檢測材料的溫降以及在爐身中的相應(yīng)位置或區(qū)域。根據(jù)該檢測，開環(huán)和閉環(huán)控制單元控制加熱段的加熱元件，尤其是控制沿著剩余的下落部分的加熱段的加熱元件。應(yīng)當(dāng)理解，在膨脹位置或膨脹區(qū)域之前，也控制沿著下落部分的加熱段的加熱元件，因此可以設(shè)定為各種溫度分布圖，直到膨脹。因此，依照本發(fā)明的一種用于生產(chǎn)膨脹顆粒的設(shè)備，其包括加有爐身的豎直立爐，豎直立爐包括:在爐身的上端處的用于進(jìn)給砂粒形材料的進(jìn)料口 ；在爐身的底端處的排出口 ；和位于爐身的進(jìn)料口與`排出口之間的下落部分，所述下落部分通過在豎向上彼此分開的幾個豎直加熱段，其中，每個加熱段均包括至少一個加熱元件，所述加熱元件彼此可單獨控制，以便將材料加熱至一臨界溫度，并包括用于直接或間接測量材料溫度的幾個溫度傳感器和/或用于確定加熱段的加熱元件的功率的裝置，其特征在于，設(shè)置有一開環(huán)和閉環(huán)控制單元，所述開環(huán)和閉環(huán)控制單元連接于溫度傳感器和/或用于確定加熱段的加熱元件的功率的裝置以及連接于加熱段的加熱元件，以便沿著下落部分檢測材料在兩個相繼位置之間的第一溫降，該第一溫降優(yōu)選至少100°c，以及加熱元件能根據(jù)臨界溫度由開環(huán)和閉環(huán)控制單元控制，尤其是以便以有目的的方式防止或?qū)崿F(xiàn)沿著剩余的下落部分的材料溫度升高至臨界溫度或超過臨界溫度。在例如電加熱元件的情況下，用于確定加熱元件的功率或功率消耗的裝置可以涉及電流/電壓或功率測量儀器。
[0028]通過檢測溫降，可以以有目的的方式使用于膨脹的能量輸入最小。同樣，可以近乎與原始材料無關(guān)地確保閉孔堅實顆粒的產(chǎn)品質(zhì)量。與現(xiàn)有技術(shù)相比，即使細(xì)小砂粒組分也可以以閉孔方式膨脹。由于細(xì)的膨脹顆粒的強度值比較大顆粒大，對制造業(yè)可以實現(xiàn)令人感興趣的新的輕密度材料。
[0029]為檢測溫降，可以沿著下落部分在幾個點測量材料溫度。可以直接或間接測量溫度。直接測量通過布置在爐內(nèi)部的溫度傳感器提供。溫度傳感器可以接觸材料，也可以不接觸材料。就后者來說，只確定加熱段的溫度。重要的是，溫度傳感器沿著下落部分以分布方式布置在豎向間隔開的位置上，以便能夠局限溫降的局部發(fā)生。因此，在依照本發(fā)明的方法的一優(yōu)選實施例中，在彼此豎向間隔開的幾個位置，直接或間接測量爐身中材料的溫度，以便檢測沿著下落部分的兩個相繼位置之間的材料的溫度的第一減少，所述第一減少優(yōu)選為至少100°C。
[0030]特別是在這種情況下，對于在每個加熱段中布置至少一個溫度傳感器的情況下確定沿著下落部分的溫降的位置或局部區(qū)域是有利的，所述溫度傳感器測量在該處占優(yōu)的溫度。因此，在依照本發(fā)明的設(shè)備的一優(yōu)選實施例中，每個加熱段布置有至少一個溫度傳感器。這明顯隱含了溫度傳感器彼此在豎向上間隔地設(shè)置。在直接溫度測量的情況下，溫度傳感器可以布置在爐身中，或者沿著下落部分，甚至可以接觸材料。
[0031]溫降的檢測也可以通過確定從一個加熱段到另一個加熱段的熱流變化來進(jìn)行。在這種情況下，從加熱元件到材料的熱流是平均的。這取決于加熱元件與材料之間的溫差。在材料加熱期間，加熱元件與材料之間的溫差逐漸減少。相應(yīng)地，熱流減少，即，所檢測的從一個加熱段到下一個加熱段的熱流變化是先減少。材料與加熱元件之間在緊接著膨脹過程和由此形成的溫降之后的溫差基本上大于在緊接著膨脹過程之前。相應(yīng)地，熱流也將增加，即，所檢測的從一個加熱段到下一個加熱段的熱流變化此時是增大。因此，檢測到的該熱流增大適合于確定溫降以及在爐身中的區(qū)域。因此，在依照本發(fā)明的方法的一優(yōu)選實施例中，確定從加熱元件到材料的熱流變化，其中，確定一個加熱段與緊鄰的加熱段、優(yōu)選隨后的下一個加熱段之間的變化，通過檢測從一個加熱段到緊鄰的加熱段、優(yōu)選隨后的下一個加熱段的熱流增大，對沿著下落部分的兩個相繼位置之間的材料溫度的第一降低進(jìn)行檢測。確定熱流變化或檢測熱流增大尤其是通過測量加熱元件在所要達(dá)到的預(yù)定目標(biāo)溫度所消耗的功率進(jìn)行。目標(biāo)溫度與材料溫度之差在降溫之后大于在緊接著膨脹過程之前，這就是出現(xiàn)溫降的加熱段和/或跟著溫降區(qū)域的加熱段中的加熱元件比在前的加熱段的加熱元件消耗更多功率的原因。功率增大對應(yīng)于熱流增大。
[0032]以所述的方式可以生成閉孔顆粒，其不包括或者幾乎不包括任何吸濕性，而且不易燃。顆粒可以制有不同的表面結(jié)構(gòu)。顆粒的特定表面結(jié)構(gòu)可以在簡單的球形與類似于幾個相互連接的肥皂泡或類似于黑莓形狀的幾個相互連接的組織的形狀之間調(diào)節(jié)。
[0033]對顆粒的粗糙度有直接影響并因此對其與其他材料的處理能力有直接影響的表面結(jié)構(gòu)尤其可以受膨脹過程之后的熱處理影響。為此，在膨脹過程之后剩余的下落部分中，加熱段的加熱元件的加熱功率逐漸減少或者突然設(shè)定為零。結(jié)果，仍然具有一定量塑性的膨脹顆粒被賦予了在爐身中彼此高范圍或低范圍連接的機會。利用珍珠巖的測試在立即終止任何進(jìn)一步供熱的情況下已經(jīng)生成了由五個到七個相互連接的組織構(gòu)成的優(yōu)選表面結(jié)構(gòu)。這就是為什么在依照本發(fā)明的方法的優(yōu)選變形中將加熱元件的功率沿著整個剩余的下落部分設(shè)定為零的原因。
[0034]由于處理溫度較高,爐身中存在升力，爐身就像一個煙道,該升力尤其對較小的砂粒粒子有作用。因此，升力使較小因而較輕的砂粒粒子比較大且較重的砂粒粒子在爐身中停留更長的時間。這意味著在 爐身中較小、較輕的砂?？赡軙^熱，這會對例如這些膨脹砂粒的機械性能產(chǎn)生不良影響。為防止較小、較輕砂粒比較大、較重砂粒在爐身中停留延長的時間，爐身以微小的負(fù)壓力操作。這確保工藝空氣與材料一起從頂部到底部被抽吸通過爐身，可以相互調(diào)節(jié)較大、較重顆粒和較小、較輕顆粒的停留時間。這就是為什么在依照本發(fā)明的方法的一優(yōu)選實施例中材料與第一工藝空氣一起被抽吸通過爐身并優(yōu)選通過對爐身施加負(fù)壓力的原因。
[0035]從頂部到底部流過爐身的第一工藝空氣被加熱。這導(dǎo)致爐身中流速的增大，從而使?fàn)t身中所有砂粒的停留時間都減少。這是不希望的。為了補償?shù)谝还に嚳諝庖鸬牧魉僭龃?，爐身向下具有比頂部寬的構(gòu)造。這樣，爐身中的流速可以保持大致恒定。這就是為什么在依照本發(fā)明的方法的特定優(yōu)選實施例中第一工藝空氣以基本恒定的速度流過爐身的原因。
[0036]因此，依照本發(fā)明的設(shè)備的一優(yōu)選實施例中，爐身的垂直于下落部分的橫截面從進(jìn)料口到排出口增大。爐身寬度可以階梯地或連續(xù)地增大。就后者來說，錐形配置是有利的，因為這種爐身制造相對簡單。這就是為什么在依照本發(fā)明的設(shè)備的特定優(yōu)選實施例中平行于下落部分的爐身的橫截面具有錐形形狀的原因。
[0037]結(jié)合對爐身施加一負(fù)壓力，可以確保第一工藝空氣基本恒速地流過爐身。這就是為什么在依照本發(fā)明的設(shè)備的尤其優(yōu)選實施例中設(shè)置用于在爐身中沿著下落部分在下落方向上產(chǎn)成負(fù)壓力的裝置的原因，所述下落方向平行于下落部分，并從進(jìn)料口到排出口，以便基本恒速地抽取第一工藝空氣通過爐身。這種裝置例如可以是相應(yīng)尺寸的真空泵。同時該裝置也可以用于夾帶流運輸機的操作，其用于在膨脹顆粒從爐排出后移除這些膨脹顆粒。在下落方向產(chǎn)成負(fù)壓力意味著負(fù)壓力在下落方向上增大。
[0038]砂粒從爐身下落的速度首先根據(jù)落體速度定律增大。由于未膨脹砂粒的尺寸小、而密度較高，空氣阻力引起的制動只起到次要的作用。因此未膨脹砂粒不但達(dá)到比第一工藝空氣的流速高的速度，而且根據(jù)落體速度定律進(jìn)一步加速。由于膨脹，砂粒體積突然增大，而密度減小。所以空氣阻力也突然增大，膨脹砂粒被第一工藝空氣強有力地制動。隨后，砂粒以基本恒定的速度下落通過爐身，砂粒速度的恒定由第一工藝空氣流速的恒定決定。該下落速度的絕對值取決于膨脹砂粒的直徑或體積以及密度，其通常大于第一工藝空氣的流速，即，膨脹顆粒的下落速`度是由落體速度定律與基本恒速地流過爐身的第一工藝空氣的阻力之間的相互作用獲得的，其中空氣阻力起到主導(dǎo)作用。這就是為什么在依照本發(fā)明的方法的特定優(yōu)選實施例中膨脹材料以基本恒定的速度從爐身下落的原因，其中膨脹砂粒的下落速度取決于其直徑。因此，砂粒在爐身中的最長停留時間取決于砂粒的直徑(和密度)，不會超過該最長停留時間。
[0039]為防止明顯散熱，爐身中的供熱通過熱輻射進(jìn)行。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，耐熱鋼在通過熱輻射進(jìn)行的加熱中用作爐身材料，但是，鋼代表了高儲熱量。結(jié)果，這種配置需要較長的啟動和停工周期。為了避免此問題，爐身由耐熱織物或高耐熱玻璃制成，或者內(nèi)襯有這樣的材料。因此，依照本發(fā)明的設(shè)備的一優(yōu)選實施例中，爐身具有內(nèi)襯有耐熱織物或玻璃部段的內(nèi)表面。
[0040]從爐身的徑向中心向外部觀察，加熱元件布置在爐身內(nèi)表面的襯里的后面，熱絕緣物布置在加熱元件的后面。
[0041]不管上述用于使第一工藝空氣的流速平均以及從而使?fàn)t身中材料的停留時間平均的手段如何，基本事實是，較小、較輕砂粒比較大、較重砂粒較快地達(dá)到膨脹溫度。這些較小砂粒尤其存在過熱的可能性。如果與爐身發(fā)生碰撞，這會引起結(jié)塊而與所述爐身發(fā)生粘附。為了抑制這樣的碰撞以及由于結(jié)塊而引起的潛在粘附，耐熱織物以不透空氣的方式布置，這樣，使得第二工藝空氣可以在朝著爐身的徑向中心的方向上從其中還安裝有加熱元件的熱絕緣物與爐身之間的空間注入到爐身中?？諝饬坑梢幌鄳?yīng)的節(jié)流部件設(shè)定，優(yōu)選通過一可控閥設(shè)定。在爐身布置有耐熱玻璃的情況下，可以通過將玻璃細(xì)分成部段實現(xiàn)類似的效果，其中，玻璃部段之間有空隙，由此，第二工藝空氣間隔可以從上面提到的中間空間注入到爐身中。這就是為什么在依照本發(fā)明的方法的一尤其優(yōu)選實施例中一定量的第二工藝空氣在朝著爐身的徑向中心的方向上從爐身的內(nèi)表面吹送，以便防止材料在爐身的內(nèi)表面上結(jié)塊而引起粘附的原因，其中第二工藝空氣的量借助于至少一個節(jié)流部件被調(diào)節(jié)。
[0042]同樣，依照本發(fā)明的設(shè)備的一優(yōu)選實施例中，耐熱織物是透氣的，第二工藝空氣可在朝著爐身的徑向中心的方向上穿過透氣的耐熱織物被注入。因此，依照本發(fā)明的設(shè)備的一替換實施例中，玻璃部段之間布置有空隙，第二工藝空氣在朝著爐身的徑向中心的方向上通過空隙注入，以便防止材料在爐身的內(nèi)表面上結(jié)塊而引起粘附。此外，依照本發(fā)明的設(shè)備的一尤其優(yōu)選實施例中，設(shè)置有至少一個節(jié)流部件，借助于該節(jié)流部件，可以調(diào)節(jié)注入的第二工藝空氣的量。節(jié)流部件優(yōu)選涉及一可控閥。
[0043]如已經(jīng)提及的，結(jié)合水或任何其他推進(jìn)劑的匹配量的調(diào)節(jié)是必須的，一方面是為了保證膨脹，另一方面是為了防止顆粒在膨脹期間破裂。原砂的含濕量以及干燥期間其重量的減少可以首先在實驗室中確定。這用作生產(chǎn)過程中原砂調(diào)節(jié)的缺省值，即，原砂在導(dǎo)入爐身之前的溫度下需要被干燥多久以便設(shè)定所希望的含水量是已知的實驗室實驗結(jié)果。這種預(yù)干燥或熱預(yù)調(diào)節(jié)通常在管式爐中進(jìn)行，但也可以在流化床爐中進(jìn)行。這就是為什么在依照本發(fā)明的方法的尤其優(yōu)選實施例中材料在進(jìn)入爐身之前優(yōu)選在流化床爐中被熱預(yù)調(diào)節(jié)的原因。應(yīng)當(dāng)理解，這種熱預(yù)調(diào)節(jié)在明顯低于臨界溫度的溫度下在爐身進(jìn)行。
[0044]熱后處理要求大體上所有的砂粒都已經(jīng)處于膨脹狀態(tài)。在這種情況下需要確保材料的膨脹在爐身的有限或較窄的豎向區(qū)域中盡可能大地進(jìn)行。因此，砂粒必須同樣大，這樣，所有砂?；旧贤瑫r根據(jù)相同的能量輸入塑化和膨脹。這就是為什么在依照本發(fā)明的方法的一優(yōu)選實施例中材料在進(jìn)入爐身之前被篩分以確保爐身中砂粒的尺寸分布盡可能地均勻的原因。
[0045]正如上面已經(jīng)提到的，膨脹過程之后材料的熱處理對膨脹顆粒的表面情況尤其是對粗糙度有影響。因此重要的是，根據(jù)顆粒的進(jìn)一步的用途(例如加工成面板的情況)對膨脹材料的表面提供粗糙構(gòu)造。因此，各個顆?？梢越柚谶m合的粘合劑(例如水玻璃)彼此粘合，以便實現(xiàn)具有所需強度值的尺寸穩(wěn)定面板的生產(chǎn)。這種面板尤其適合于具有高熱絕緣性質(zhì)的住宅房間的內(nèi)部干修(dry finishing),從而例如在夏天使用空調(diào)系統(tǒng)時實現(xiàn)能量消耗的減少。
[0046]水玻璃作為粘合劑的使用還允許在傳統(tǒng)聚苯乙烯面板上施加一層依照本發(fā)明生產(chǎn)的顆粒，該層用于防火。應(yīng)當(dāng)理解，這種耐火層或防火層也可以用于很多其它部件，例如鋼梁。
[0047]膨脹材料的表面也受到膨脹顆粒在冷空氣流中的固化或變光(glazing)的影響。為此，在膨脹之后，將冷卻空氣直接混合到工藝空氣和膨脹材料的當(dāng)前混合物中，使得在100°C之下進(jìn)行冷卻，優(yōu)選在80°C之下進(jìn)行冷卻。這就是為什么在依照本發(fā)明的方法的一優(yōu)選實施例中在從爐或爐身排出材料的過程中混合冷卻空氣以便將材料冷卻到100°c之下、優(yōu)選冷卻到80°c之下的原因。因此，依照本發(fā)明的設(shè)備的一優(yōu)選實施例中，在爐或爐身的底部區(qū)域中設(shè)置有用于在從爐或爐身排出材料的過程中混合冷卻空氣的裝置。該裝置優(yōu)選涉及用于冷卻空氣的流出口和冷卻空氣閥，所述流出口直接布置在爐身的底端，冷卻空氣閥尤其以可控方式布置。
[0048]一水冷溜槽可以任選地或附加地用于排出材料，其中水冷有助于材料的進(jìn)一步冷卻，由此進(jìn)一步減少其塑性變形性。因此，在依照本發(fā)明的設(shè)備的一尤其優(yōu)選實施例中，設(shè)置一優(yōu)選水冷的溜槽，以便從爐或爐身排出材料。
[0049]以這種方式冷卻的顆粒在進(jìn)一步的步驟中借助于氣動夾帶流運輸機輸送并進(jìn)一步冷卻，由此，還進(jìn)一步影響了顆粒的表面情況或強度。這就是為什么依照本發(fā)明的方法的又一優(yōu)選實施例中材料在排出之后借助于氣動夾帶流運輸機輸送至一儲存容器的原因，其中，使用優(yōu)選冷空氣的一冷流體，材料通過所述冷空氣被更進(jìn)一步冷卻，優(yōu)選在儲存容器中具有室溫。后者允許簡單處理所生成的顆粒，例如裝入袋內(nèi)。同樣，在依照本發(fā)明的設(shè)備的一尤其優(yōu)選實施例中，設(shè)置一氣動夾帶流運輸機，用于將從爐或爐身排出的材料輸送至一儲存容器。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0050]現(xiàn)在參照實施例更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。視圖顯示了例子，并解釋了本發(fā)明的構(gòu)思，但是這絕非以最終的方式對本發(fā)明進(jìn)行限制或最終代表了本發(fā)明，其中:
[0051]圖1顯示了依照現(xiàn)有技術(shù)用于膨脹珍珠巖的井式爐的示意性截面圖；
[0052]圖2顯示了現(xiàn)有技術(shù)中已知的用于膨脹粒子的又一井式爐的示意性截面圖；
[0053]圖3顯示了依照本發(fā)明用于閉孔膨脹的依照本發(fā)明的井式爐的示意性截面圖，其中示意地概略了設(shè)置在爐中的材料；
[0054]圖4顯示了從上方觀察的帶有球形表面結(jié)構(gòu)的閉孔膨脹顆粒的示意圖；
[0055]圖5顯示了從上方觀察的帶有粗糙表面結(jié)構(gòu)的閉孔膨脹顆粒的示意圖；
[0056]圖6顯示了依照本發(fā)明的方法的整個流程圖。
【具體實施方式】
[0057]圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)中已知的用于起泡或膨脹珍珠巖砂I的爐2的示意性截面圖。爐2主要由豎直立式爐身3構(gòu)成，其中熱氣33從下方注入。在如圖1所示的實施例中，珍珠巖砂I從上方在爐身3的總高度的約三分之一之上引入。珍珠巖砂I的砂粒15 (圖1中未顯示)在熱氣33作用下膨脹，這導(dǎo)致其密度減小。這因此產(chǎn)生了膨脹砂粒15在爐身3中上升的效果。帶有膨脹顆粒的熱排氣34在爐身3的上端排出。膨脹顆?？梢酝ㄟ^一過濾器(未顯示)被分離。該方法的缺點是，砂粒15在膨脹過程中通常會裂開，因而吸濕性極聞。
[0058]圖2顯示了 W02009/009817A1中披露的爐2的示意性截面圖。該爐2也包括豎直立式爐身3。在這種情況下，珍珠巖砂I被允許從上方下落穿過爐身3，即，珍珠巖砂I沿著下落部分4下落，所述下落部分貫穿爐身3。加熱元件6沿著下落部分4布置，所述加熱元件向珍珠巖砂I供熱，由此引起膨脹。爐2或加熱元件6借助于熱絕緣物25與外部隔離。[0059]膨脹顆粒在爐2的底端從爐身3排出，下落到夾帶流運輸機17上。膨脹顆粒在基本上水平對準(zhǔn)的管道中借助于冷空氣18、35的強流被帶走。雖然在某些情況下可以由圖2所示的爐生成閉孔膨脹顆粒，但是，W02009/009817A1并沒有提供任何有關(guān)膨脹過程的細(xì)節(jié)。
[0060]圖3顯示了依照本發(fā)明的爐2，其適合于執(zhí)行依照本發(fā)明的用于閉孔膨脹其中結(jié)合有水或其他任何推進(jìn)劑的砂粒形狀礦物材料的方法。爐2包括豎直延伸的爐身3，爐身3的上端26布置有用于待膨脹的材料(例如珍珠巖砂I)的進(jìn)料口 19。
[0061]在該過程中，珍珠巖砂I在供給到爐2之前可以進(jìn)行有關(guān)結(jié)合水或推進(jìn)劑的量的預(yù)調(diào)節(jié)，例如在流化床爐38 (參見圖6)中進(jìn)行該預(yù)調(diào)節(jié)。將珍珠巖砂I進(jìn)給到爐2或爐身3中可經(jīng)由一溜槽(未顯示)進(jìn)行，或者珍珠巖砂I的進(jìn)給可經(jīng)由閥37控制。
[0062]珍珠巖砂I從進(jìn)料口 19沿著下落部分4在下落方向23上豎直地通過爐身3下落到爐2或爐身3的底端27的排出口 20。
[0063]爐身3的寬度(即爐身3垂直于下落方向23的橫截面)從進(jìn)料口 19到排出口 20增大。在所示的實施例中，該寬度連續(xù)地加寬，使得爐身3平行于下落方向23的橫截面具有錐形形狀。爐身3垂直于下落方向23的橫截面可以具有矩形或正方形形狀或者圓形或環(huán)形形狀。
[0064]爐2在下落方向23上被細(xì)分成帶有至少一個相應(yīng)加熱元件6的多個加熱段5(在圖3中用虛線指示)，以便加熱下落通過爐身3的珍珠巖砂I。在所示的實施例中，加熱元件6關(guān)于貫穿爐身3的徑向中心14的平面對稱地布置。加熱元件6可以涉及電加熱元件6以及氣操作加熱元件6 二者。與之相關(guān)，加熱元件6布置成用于提供熱輻射，即，向珍珠巖砂I的熱傳遞主要借助于熱輻射而非通過對流進(jìn)行。
[0065]在朝爐2的徑向中心14的方向上可以看到，一耐熱織物24布置在加熱元件6之后。因此爐身3包括襯有耐熱織物24的內(nèi)表面13，或者耐熱織物24形成爐身3的內(nèi)表面
13。與現(xiàn)有技術(shù)中通常使用的耐熱鋼相比，耐熱織物24具有儲熱量或儲熱容更低的優(yōu)點，這樣，能夠?qū)崿F(xiàn)爐2的快速啟動和停機時間。
[0066]耐熱織物24還是透氣的。因此，第二工藝空氣11可以在朝著爐身3的徑向中心14的方向上注入穿過織物24，以便抑制被加熱的砂粒15由于結(jié)塊而在爐身3的內(nèi)表面13上粘附。第二工藝空氣11被導(dǎo)入爐身3或其內(nèi)表面13與爐2的外熱絕緣物25之間的中間空間中，在所述中間空間中還布置有加熱元件6。第二工藝空氣11的量由閥12控制，閥12優(yōu)選是可控的。
[0067]在織物24中還布置有溫度傳感器21。溫度傳感器21布置在在豎向上彼此間隔開的位置9上，使得每個加熱段5上有至少一個溫度傳感器21。在所示的實施例中，珍珠巖砂I的溫度由加熱段5中占優(yōu)的溫度確定。
[0068] 加熱元件6和溫度傳感器21連接于一開環(huán)和閉環(huán)控制單元40 (參見圖6)，所述開環(huán)和閉環(huán)控制單元40根據(jù)溫度數(shù)據(jù)確定爐身3中砂粒15出現(xiàn)膨脹的位置或區(qū)域22。在該位置或在該區(qū)域22中，存在明顯的溫度降低，即膨脹的珍珠巖砂I例如存在超過100°C的溫降。該溫降是珍珠巖砂I等焓膨脹過程的結(jié)果，其中膨脹過程通過砂粒15的表面7的軟化產(chǎn)生，接著由于砂粒15中形成的水蒸氣或水蒸氣壓力的原因而進(jìn)行膨脹過程。珍珠巖砂I在緊接著膨脹之前的溫度例如大約為780°C，在緊接著等焓膨脹過程之后的溫度大約僅為590°C，即，在該例子中，出現(xiàn)了 190°C的溫降。開環(huán)和閉環(huán)控制單元控制沿著下落方向23觀察位于溫降的位置或區(qū)域22之后的加熱元件6，這樣，(膨脹的)珍珠巖砂I的溫度不再發(fā)生進(jìn)一步升高或后續(xù)升高。在最簡單的情況下，這些加熱元件6的功率設(shè)定為零。
[0069]砂粒15在膨脹過程之后的熱處理影響其表面結(jié)構(gòu)。一方面，該表面應(yīng)當(dāng)通過冷卻在高強度范圍內(nèi)變光(glazed)。另一方面，可以實現(xiàn)膨脹顆粒的不同程度的粗糙度，因為幾個較小砂粒結(jié)合成較大砂粒。圖4顯示了排出的膨脹材料主要由帶有球形表面7的各個砂粒15構(gòu)成的情況。相比之下，圖5顯示了帶有具有粗糙表面7的較大砂粒15的膨脹顆粒。
[0070]為了實現(xiàn)膨脹珍珠巖砂I的快速冷卻，在從爐2排出期間，注入冷卻空氣16(參見圖3)。為此在排出口 20區(qū)域中設(shè)置一用于冷卻空氣16的流出口 29。冷卻空氣16的量可以通過一優(yōu)選可控的閥28調(diào)節(jié)。冷卻空氣將膨脹珍珠巖砂I冷卻到低于100°C的溫度，優(yōu)選冷卻到低于80°C的溫度。
[0071]沿著下落方向23觀察，一溜槽8布置在排出口 20之后，緊挨著冷卻空氣16的流出口 29。所述溜槽通過冷卻水30冷卻，冷卻水30的量通過一優(yōu)選可控的閥31控制。這樣，膨脹的珍珠巖砂I進(jìn)一步被冷卻。
[0072]膨脹的珍珠巖砂I最后經(jīng)由溜槽8到達(dá)夾帶流運輸機17，珍珠巖砂I被所述夾帶流運輸機17輸送到一儲存容器39 (圖6)。夾帶流運輸機17利用冷空氣18運行，冷空氣18的量借助于一優(yōu)選可控的閥32控制。冷空氣18或帶有膨脹的珍珠巖砂的冷空氣35例如被一真空泵36吸入。
[0073]冷空氣18或帶有在夾帶流運輸機17中快速移動的膨脹的珍珠巖砂的冷空氣35產(chǎn)生對爐身3的負(fù)壓。該負(fù)壓確保珍珠巖砂I與工藝空氣10 —起從進(jìn)料口 19穿過爐身3被吸入。這又導(dǎo)致珍珠巖砂I的膨脹砂粒15與第一工藝空氣10 —起以盡可能恒定的速度并優(yōu)選以相同的速度運動穿過爐身3。
`[0074]此外，可進(jìn)一步改善位置或區(qū)域22的限定，通過在砂粒15進(jìn)入爐2之前對該砂粒進(jìn)行篩選(未顯示)而確保砂粒15的尺寸(以及因而質(zhì)量)盡可能地均勻，這樣，所有砂粒15將在爐身中3進(jìn)行相同持續(xù)時間的熱處理的情況下盡可能地膨脹。
[0075]圖6顯示了依照本發(fā)明的方法的整個流程圖，其中使用依照本發(fā)明的爐2進(jìn)行膨脹。珍珠巖砂I首先在該過程中從材料源被供給到粗篩43，該粗篩43篩選出太大并且例如直徑超過30mm的顆粒。這些過大的砂粒15供給到一顎式破碎機46,被該顎式破碎機46破碎的砂粒15再次到達(dá)粗篩43。
[0076]一旦珍珠巖砂I已經(jīng)過粗篩43，其就到達(dá)一棒磨機，所述棒磨機生成均勻小直徑的珍珠巖砂I的砂粒15，例如直徑為0.5mm。該小直徑由位于棒磨機45之后的精篩44檢驗。太大的顆粒再次供給到棒磨機45。
[0077]珍珠巖砂I到達(dá)精篩44之后的料倉47。裝填高度控制單元48監(jiān)測所述料倉47中的裝填高度，并在裝填高度不足的情況下啟動向材料源進(jìn)一步供給珍珠巖砂I。珍珠巖砂I從料倉47經(jīng)由閥37供給到流化床爐38。在流化床爐38中進(jìn)行珍珠巖砂I的熱預(yù)調(diào)節(jié)，以便設(shè)定含水量或結(jié)合的推進(jìn)劑量。
[0078]流化床爐38中的加熱例如可以借助于在燃燒器51中與燃燒空氣54 —起燃燒的天然氣53實現(xiàn)。燃燒空氣54借助于例如一真空泵36供給到燃燒器。供給到燃燒器51的天然氣53的量由閥42控制，所述閥42由控制燃燒器51的溫度的溫度控制單元56觸發(fā)。
[0079]來自流化床爐38的排氣55經(jīng)由一旋流器50排出，其中排氣例如經(jīng)由又一真空泵36再次供給到燃燒器51，或者可以通過閥57逸出。閥57由控制流化床爐38中的壓力的壓力控制單元49觸發(fā)。珍珠巖砂I從流化床爐38到達(dá)又一料倉47，所述珍珠巖砂從所述又一料倉47經(jīng)由閥37供給到爐2。
[0080]圖6顯示了也被供給珍珠巖砂I的又一爐2。它涉及在旋流器50中與排氣55分離并輸送至又一料倉47的珍珠巖砂I。
[0081]在圖6中所示的實施例中，各個爐2都是電加熱的，其中加熱元件6 (參見圖3)借助于電源52被提供功率。電源52連接于開環(huán)和閉環(huán)控制單元40。這樣，不僅可以控制加熱元件6的功率，而且還可以通過確定連續(xù)的加熱元件6的功率消耗來確定溫降的位置或區(qū)域22 (參見圖3)。[0082]膨脹后的珍珠巖砂I在從爐2排出之后經(jīng)由夾帶流運輸機17輸送到一儲存容器39，所述夾帶流運輸機17利用冷空氣18運行，所述冷空氣18部分由一真空泵36吸入。排氣55可以借助于又一真空泵36從儲存容器39排出。
[0083]在所示的實施例中，儲存容器39布置在一裝袋機41上方，借助于裝袋機41可以將膨脹后的珍珠巖砂裝袋或者用袋子(例如所謂的大袋或其他優(yōu)選柔性的散裝容器)包裝。
[0084]附圖標(biāo)記列表
[0085]1 珍珠巖砂
[0086]2 爐
[0087]3 爐身
[0088]4 下落部分
[0089]5 加熱段
[0090]6 加熱元件
[0091]7 砂粒表面
[0092]8 溜槽
[0093]9 用于溫度測量的位置
[0094]10第一工藝空氣
[0095]11第二工藝空氣
[0096]12用于第二工藝空氣的閥
[0097]13爐身的內(nèi)表面
[0098]14爐身的徑向中心
[0099]15 砂粒
[0100]16冷卻空氣
[0101]17夾帶流運輸機
[0102]18用于夾帶流運輸機的冷卻空氣
[0103]19 進(jìn)料口
[0104]20 排出口
[0105]21溫度傳感器
[0106]22溫降的位置或區(qū)域[0107]23下落方向
[0108]24耐熱織物
[0109]25熱絕緣物
[0110]26爐或爐身的上端
[0111]26爐或爐身的底端
[0112]28用于冷卻空氣的閥
[0113]29用于冷卻空氣的流出口
[0114]30冷卻水
[0115]31用于冷卻水的閥
[0116]32用于夾帶流運輸機的冷卻空氣的閥
[0117]33熱氣
[0118]34帶有膨脹后的珍珠巖砂的熱排氣
[0119]35帶有膨脹后的珍珠巖砂的冷空氣
[0120]36真空泵
[0121]37用于珍珠巖砂的閥
[0122]38流化床爐
[0123]39儲存容器
[0124]40開環(huán)和閉環(huán)控制單元
[0125]41裝袋區(qū)
[0126]42用于天然氣的閥
[0127]43粗篩
[0128]44精篩
[0129]45棒磨機
[0130]46顎式破碎機
[0131]47料倉
[0132]48裝填高度控制
[0133]49壓力控制
[0134]50旋流器
[0135]51燃燒器
[0136]52電源
[0137]53天然氣
[0138]54燃燒空氣
[0139] 55排氣
[0140]56溫度控制
[0141]57用于排氣的閥。
【權(quán)利要求】
1.一種用于由具有推進(jìn)劑的砂粒狀礦物材料(I)、例如珍珠巖砂(I)或黑曜巖砂生產(chǎn)膨脹顆粒的方法，其中所述材料(I)從上方進(jìn)給到一豎直立爐(2)內(nèi)，所述進(jìn)給優(yōu)選經(jīng)由一溜槽進(jìn)行，所述材料(I)沿著一下落部分(4)穿過位于豎直立爐(2)的爐身(3)中在豎向上彼此分開的多個加熱段(5)下落，其中各個加熱段(5)能利用至少一個可獨立控制的加熱元件(6)加熱，所述材料(I)被加熱至一臨界溫度，在該臨界溫度下，砂粒(15)的表面(7)塑化，并且砂粒(15)通過推進(jìn)劑膨脹，膨脹后的材料(I)在豎直立爐(2)的底端(27)被排出，其特征在于，一旦沿著下落部分(4)檢測到材料(I)在兩個相繼位置(9)之間的第一溫降，根據(jù)所述臨界溫度控制沿著剩余的下落部分(4)的加熱元件(6)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，控制沿著剩余的下落部分(4)的加熱元件(6)，使得沿著剩余的下落部分(4)的材料溫度不會升高到臨界溫度或不會超過臨界溫度。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，控制沿著剩余的下落部分(4)的加熱元件(6)，使沿著剩余的下落部分(4)的材料溫度升高到臨界溫度或超過臨界溫度。
4.如權(quán)利要求1至2之一所述的方法，其特征在于，將沿著整個剩余的下落部分(4)的加熱元件(6)的功率設(shè)定為零。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，具有推進(jìn)劑的礦物材料(I)涉及其中結(jié)合有充當(dāng)推進(jìn)劑的水的礦物材料(I)、或者混合有充當(dāng)推進(jìn)劑的含水礦物粘合劑的礦塵、或者混合有與礦物粘合劑混合的推進(jìn)劑的礦塵，其中礦物粘合劑優(yōu)選含有水，并充當(dāng)另外的推進(jìn)劑。
6.如權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，在豎向上彼此間隔開的多個位置處，直接或間接測量爐身(3)中材料(I)的溫度，以便檢測材料沿著下落部分(4)在兩個相繼位置(9)之間的第一溫降，所述第一溫降優(yōu)選為至少100°C。
7.如權(quán)利 要求1至6之一所述的方法，其特征在于，確定從加熱元件(6)到材料(I)的熱流變化，其中，確定一個加熱段(5)與緊鄰的加熱段、優(yōu)選確定一個加熱段(5)與隨后的下一個加熱段(5)之間的變化，通過檢測從一個加熱段(5)到緊鄰的加熱段、優(yōu)選通過檢測從一個加熱段(5 )到隨后的下一個加熱段(5 )的熱流增加，對材料(I)沿著下落部分(4 )在兩個相繼位置(9)之間的第一溫降進(jìn)行檢測。
8.如權(quán)利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，優(yōu)選通過對爐身(3)施加負(fù)壓力，將材料(I)與第一工藝空氣(10) —起抽吸通過爐身(3)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，第一工藝空氣(10)以基本恒定的速度流過爐身(3)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，膨脹后的材料(I)以基本恒定的速度下落通過爐身(3)，其中膨脹后的砂粒的下落速度取決于其直徑。
11.如權(quán)利要求1至10之一所述的方法，其特征在于，一定量的第二工藝空氣(11)在朝著爐身(3)的徑向中心(14)的方向上從爐身(3)的內(nèi)表面(13)吹送，以便防止材料(I)由于結(jié)塊而粘附到爐身(3)的內(nèi)表面(13)上，第二工藝空氣(11)的量借助于至少一個節(jié)流部件(12)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
12.如權(quán)利要求1至11之一所述的方法，其特征在于，材料(I)在進(jìn)入爐身(3)之前優(yōu)選在流化床爐(38)中進(jìn)行熱預(yù)調(diào)節(jié)。
13.如權(quán)利要求1至12之一所述的方法，其特征在于，材料(I)在進(jìn)入爐身(3)之前進(jìn)行篩選以便確保爐身(3)中砂粒(15)的尺寸分布盡可能地均勻。
14.如權(quán)利要求1至13之一所述的方法，其特征在于，在從豎直立爐(2)或爐身(3)排出材料(I)的過程中，混合冷卻空氣(16)，以便將材料(I)冷卻到100°C以下、優(yōu)選冷卻到80°C以下。
15.如權(quán)利要求1至13之一所述的方法，其特征在于，材料(I)在排出之后借助于氣動夾帶流運輸機(17)輸送至一儲存容器(39)，其中，使用優(yōu)選為冷空氣(18)的冷流體(18)，材料(I)通過所述冷流體被冷卻，所述材料優(yōu)選在儲存容器(39)中具有室溫。
16.一種用于生產(chǎn)膨脹顆粒的設(shè)備，所述設(shè)備包括加有爐身(3)的豎直立爐(2)，所述豎直立爐包括:在爐身(3)的上端(26)處用于進(jìn)給砂粒形材料(I)的進(jìn)料口(19);在爐身(3 )的底端(27 )處的排出口( 20 );和位于爐身(3 )的進(jìn)料口( 19 )與排出口( 20 )之間的下落部分(4)，所述下落部分(4)通過在豎向上彼此分開的多個加熱段(5)，其中每個加熱段(5)均包括至少一個可彼此獨立地控制的加熱元件(6)，以便將材料(I)加熱至一臨界溫度，并且所述豎直立爐包括用于直接或間接測量材料的溫度的多個溫度傳感器(21)和/或用于確定加熱段(5)的加熱元件(6)的功率的裝置，其特征在于，設(shè)置有一開環(huán)和閉環(huán)控制單元(40),所述開環(huán)和閉 環(huán)控制單元連接至溫度傳感器(21)和/或用于確定加熱段(5)的加熱元件(6)的功率的裝置以及連接至加熱段(5)的加熱元件(6)，以便檢測材料(I)沿著下落部分(4)在兩個相繼位置(9)之間的第一溫降，所述第一溫降優(yōu)選至少為100°C，以及加熱元件(6)根據(jù)臨界溫度能被開環(huán)和閉環(huán)控制單元(40)控制，尤其是以便以有目的的方式防止或?qū)崿F(xiàn)沿著剩余的下落部分(4)的材料溫度升高至臨界溫度或超過臨界溫度。
17.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于，在每個加熱段(5)中設(shè)置有至少一個溫度傳感器(21)。
18.如權(quán)利要求16至17之一所述的設(shè)備，其特征在于，爐身(3)垂直于下落部分(4)的橫截面從進(jìn)料口(19)到排出口(20)增大。
19.如權(quán)利要求16至18之一所述的設(shè)備，其特征在于，爐身(3)平行于下落部分(4)的橫截面具有錐形形狀。
20.如權(quán)利要求16至19之一所述的設(shè)備，其特征在于，設(shè)置用于在爐身(3)中沿著下落部分(4)在下落方向(23)上產(chǎn)生負(fù)壓的裝置，所述下落方向(23)平行于下落部分(4)，并從進(jìn)料口(19)面向排出口(20)，以便基本恒速地將第一工藝空氣(10)抽吸通過爐身(3)。
21.如權(quán)利要求16至20之一所述的設(shè)備，其特征在于，爐身(3)包括襯有耐熱織物(24)或玻璃部段的內(nèi)表面(13)。
22.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其特征在于，耐熱織物(24)是透氣的，第二工藝空氣(11)能夠在朝著爐身(3)的徑向中心(14)的方向上穿過透氣的耐熱織物(24)注入。
23.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其特征在于，玻璃部段之間布置有空隙，第二工藝空氣(11)能夠在朝著爐身(3)的徑向中心(14)的方向上穿過所述空隙注入，以便防止材料(I)由于結(jié)塊而粘附到爐身(3)的內(nèi)表面(13)上。
24.如權(quán)利要求22至23之一所述的設(shè)備，其特征在于，設(shè)置至少一個節(jié)流部件(12)，借助于該節(jié)流部件，將被注入的第二工藝空氣(11)的量能夠被調(diào)節(jié)。
25.如權(quán)利要求21至24之一所述的設(shè)備，其特征在于，沿徑向向外的方向觀察，加熱元件(6)布置在爐身(3)的內(nèi)表面(13)的襯里(24)的后面，熱絕緣物(25)布置在加熱元件(6)的后面。
26.如權(quán)利要求16至25之一所述的設(shè)備，其特征在于，在豎直立爐(2)或爐身(3)的底部區(qū)域(27 )中設(shè)置有在從豎直立爐(2 )或爐身(3 )排出材料(I)的過程中混合冷卻空氣(16)的裝置(28，29)。
27.如權(quán)利要求16至26之一所述的設(shè)備，其特征在于，設(shè)置一優(yōu)選水冷的溜槽(8)，以便從豎直立爐(2)或爐身(3)排出材料(I)。
28.如權(quán)利要求16至27之一所述的設(shè)備，其特征在于，設(shè)置一氣動夾帶流運輸機(17)，所述氣動夾帶流運輸機用于將從豎直立爐(2)或爐身(3 )排出的材料(I)輸送至一儲存容器(39)。`
【文檔編號】C04B20/06GK103889922SQ201280049684
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年10月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月10日
【發(fā)明者】E·E·布倫邁爾 申請人:賓德股份公司