Ziegel werden seit Tausenden von Jahren verwendet und bilden die Grundstrukturen unserer Zivilisation. Ursprünglich erfolgte die Herstellung von Ziegeln in Handarbeit, wobei der Ton geformt und anschließend in der Sonne getrocknet wurde. Heutzutage wird dieses Verfahren zwar in einigen Teilen der Welt noch immer angewandt, doch ist es inzwischen weitgehend automatisiert, wobei große Maschinen eingesetzt werden, um den Ton zu mischen, zu schneiden und zu formen, bevor er in Brennöfen gebrannt wird.

Alle Rohstoffe haben eine unterschiedliche Fähigkeit, Feuchtigkeit zu speichern. Dies kann von der geografischen Lage des Ausgangsmaterials, der Art der Lagerung, der Luftfeuchtigkeit und auch von der unterschiedlichen Partikelgröße abhängen. Der Feuchtigkeitsgehalt kann auch zwischen den einzelnen Chargen ein und desselben Ausgangsmaterials variieren. Da der Feuchtigkeitsgehalt des Rohmaterials so unterschiedlich ist, muss der Mischung für jede Partie Ziegel eine andere Menge Wasser zugesetzt werden, um die richtige Konsistenz am Ende des Mischvorgangs zu gewährleisten.

Warum die Feuchtigkeitsmessung wichtig ist

Der Feuchtigkeitsgehalt der Mischung ist von entscheidender Bedeutung, wenn ein qualitativ hochwertiges Endprodukt gewünscht wird und bei jeder Charge gleichbleibende Ergebnisse erzielt werden sollen. Das richtige Verhältnis von Wasser zu Zuschlagstoffen ermöglicht eine gute, dichte Verdichtung des Tons, und der Ziegel lässt sich leicht aus der Form lösen. Zu wenig Wasser und der Ziegel bröckelt, zu viel Wasser und der Ziegel sackt ab oder fällt auseinander.

Seit Jahrhunderten sucht die Ziegelindustrie nach einer Methode, um einen gleichmäßigen Feuchtigkeitsgehalt in der Strangpress- oder Formgebungsphase der Herstellung zu gewährleisten. Traditionell wurde die Konsistenz des Tons manuell über den Energieverbrauch des Mischers gesteuert. Probleme wie Temperatureinflüsse und Verschleiß der Mischerblätter machen diese Kontrollmethode ungeeignet und bedeuten, dass der Hersteller nicht in der Lage ist, eine gleichmäßige Mischung für jede Charge zu garantieren.

Idealerweise sollte ein Feuchteregelungssystem in der Lage sein, die Feuchtigkeit in den Rohstoffen genau zu erkennen, vorzugsweise in verschiedenen Stadien des Herstellungsprozesses, einfach zu warten und robust genug sein, um den rauen, abrasiven Eigenschaften der Rohstoffe und der Mischerumgebung standzuhalten. Kunden, die Genauigkeit in ihren Mischungen benötigen, haben Hydronix Hydro-Mix-Mikrowellensensoren erfolgreich eingesetzt, um die Feuchtigkeitszugabe während des gesamten Prozesses automatisch zu steuern und sowohl die Konsistenz als auch den Durchsatz der Produktion zu verbessern. In diesem Anwendungsbericht wird beschrieben, wie Hydronix-Sensoren erfolgreich bei der Verarbeitung in einer Ziegelfabrik in Europa eingesetzt wurden.

Vorteile der Feuchtigkeitsmessung

• Konsistenz: Die korrekte Konsistenz der Mischung lässt sich leicht wiederholen, und zwar Charge für Charge gemäß dem erforderlichen Qualitätsstandard.
• Kostenreduzierung: Wenn der Feuchtigkeitsgehalt während der Verarbeitung bekannt ist, hilft dies den Herstellern, die erforderliche Trocknungszeit vor dem Brennen zu berechnen. Dies verringert die Anzahl der Ausschussware und erhöht somit die Produktionsmenge.
• Umweltfreundlichkeit: Wenn der Feuchtigkeitsgehalt bekannt ist, kann die Brennstoffmenge, die zur Entfernung überschüssiger Feuchtigkeit während des Brennvorgangs erforderlich ist, genau berechnet und bei Bedarf angepasst werden. Dies kann zu einer Verringerung des Energieverbrauchs und zu weiteren Kosteneinsparungen führen.

Ziegelherstellungsprozess

Der Prozess der Ziegelherstellung vom Rohmaterial bis zum fertigen Produkt. Ein typischer Prozess der Ziegelherstellung lässt sich in mehrere Stufen unterteilen:

• 1 Das Rohmaterial wird von der Halde in einen Lagerbehälter befördert. Der Behälter wird geöffnet, und das Rohmaterial wird über ein Förderband zur nächsten Stufe des Prozesses transportiert. Dabei kann es sich um eine Mühle handeln, in der die Zuschlagstoffe auf die richtige Korngröße gemahlen werden, oder direkt um einen Doppelwellenmischer.
• 2 In der ersten Mischerstufe wird Wasser zugegeben und Dampf eingeleitet, um das Material zu erhitzen und seine Viskosität zu verringern. Durch die Zugabe von Wasser können die Rohstoffe in diesem Stadium nun als Ton bezeichnet werden.
• 3 Der Ton wird in einen Bandmischer gegeben, wo zusätzliches Wasser hinzugefügt wird, um die richtige Konsistenz zu erreichen. Diese endgültige Mischung (mit etwa 20 % Feuchtigkeit, je nach den Anforderungen des jeweiligen Herstellers) wird aus dem Mischerausgang extrudiert und in kleine Klumpen geschnitten, die gepresst werden können.
• 4 Die feuchten Tonklumpen werden durch die Presse geführt und zu Ziegeln geformt. Überschüssiges Material, der so genannte Schlamm, wird abgekratzt und in den Mischer zurückgeführt, um erneut verarbeitet zu werden. Der Ziegelrohling wird zum Trocknen gelagert, bevor er in einem Ofen gebrannt wird und der Herstellungsprozess abgeschlossen ist.

Typische Standorte für die Installation von Feuchtigkeitssensoren
In diesem Werk in Europa wurden drei Hydro-Mix-Sensoren installiert, um eine genaue Feuchtigkeitskontrolle während des gesamten Mischvorgangs zu gewährleisten. Die Installation der Sensoren ist einfach: In die Seite oder den Boden des Mischers wird ein kleines Loch geschnitten und eine Befestigungsplatte angeschweißt. Der Hydro-Mix wird dann an seinem Platz montiert und bei Bedarf in der Höhe angepasst. Über ein RS485-Kabel werden die Sensormesswerte an das Steuersystem übertragen. Der Hydro-Mix-Sensor ist für eine dauerhafte Installation ausgelegt, kann aber bei Bedarf für Wartungsarbeiten entfernt werden.

Fazit

Viele Ziegelhersteller nehmen heute an Qualitätsmanagementprogrammen teil und suchen nach Möglichkeiten, das Produktionsniveau zu steigern und gleichzeitig die Kosten zu senken. Die Installation eines Hydronix-Mikrowellen-Feuchteregelungssystems kann ihnen dabei helfen, gleichbleibende Qualitätsprodukte zu erzielen und gleichzeitig die Kosten zu senken, da weniger Material verschwendet wird und die Brennstoffkosten gesenkt werden können.