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Verfahren zur Herstellung von Mischungen für die Glaserzeugung
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DieTemperatur auf ungefähr 26 C gebracht werden kann, wenn man der Mischung bestimmte Mengen von Natriumchlorid und Wasser zuíkshri. Indessen ist es häufig noch notwendig, Heizvorrichtungen vorzusehen, um die Glassätze auf einer Temperatur zu halten, die einen angemessenen Feuchtigkeitszustand sicherstellt.
Die vorliegende Erfindung erlaubt es, diesen Nachteil zu vermeiden. Es wurde nun gefunden, dass es möglich ist, eine flussige Phase unter 35 C, ja sogar unter 00c dadurch zu erzielen, dass man der Mischung eine bestimmte Mengen von Ätznatron, u. zw. tatsächlich in Form von Natriumhydroxyd, und Wasser zuführt, wodurch man einen Flüssigkeitsgehalt vorzugsweise zwischen 5 und 30 l je t der Mischung erreicht.
Nach dem Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung wird nach Neutralisation der gegebenenfalls in der Mischung vorhandenen sauren Produkte das Ätznatron in einer Menge zugesetzt, die umso grösser ist, je niedriger die Temperatur der Lagerung ist, wobei dieser Zusatz zwischen 0,01 und 1, 19 kg je Liter der zu erhaltenden Flüssigkeit liegt, und weiters wird eine Wassermenge zwischen 0, 99 und 0, 53 kg je Liter der zu erhaltenden Flüssigkeit zugeführt, gegebenenfalls vermehrt um jene Wassermenge, die zur Umwandlung des Natriumkarbonats in Monohydrat notwendig ist, wenn die Lagerungstemperatur unter 150c liegt oder wenn die zugesetzte Ätznatronmenge unter 0,55 kg je Liter der zu erhaltenden Flüssigkeit beträgt. Wird die angegebene Höchstmenge an Ätznatron überschritten, so bilden sich Hydrate von Ätznatron und das Gemisch trocknet ein.
Soweit in der nachfolgenden Beschreibung die zuzusetzenden Ätznatronmengen noch in-kg je t der Mischung und je 10 l des in der flüssigen Phase enthaltenen Wassers angegeben sind, lassen sich diese Mengen unter Berücksichtigung des spezifischen Gewichtes der aus Ätznatron und Wasser gebildeten Lösung, unschwer auf kg NaOH/Liter der zu erhaltenden Flüssigkeit umrechnen. Bei einer zugesetzten Menge von 22, 2 kg Ätznatron je Anteil von 10 l des in der flüssigen Phase vorhandenen Wassers ergibt sich beispielsweise die Zusammensetzung der resultierenden 32, 2 kg Lösung mit 0,69 kg NaOH je kg Lösung und bei einem spezifischen Gewicht dieser Lösung von 1, 72 die Zusammensetzung dieser Lösung je Volumseinheit mit 1, 19 kg je Liter dieser Lösung.
In einigen der tieferstehenden Tabellen sind die Mindestmengen an Ätznatron und Wasser sowie auch an Kochsalz sowohl in kg/t der Mischung als auch umgerechnet in kg/Liter der flüssigen Phase angegeben.
In Tabelle 1 ist an Hand eines Beispieles angegeben, welche Wirkung auf die Bildung einer flüssigen Phase bei 0, 15 und 25 C die Zugabe einer Menge von 1 kg Ätznatron je t einer Glassatzmischung der zu Beginn der Beschreibung genannten Zusammensetzung hat.
Tabelle 1
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<tb>
<tb> Volumen <SEP> der <SEP> flüssigen <SEP> Wasser <SEP> in <SEP> der <SEP> flüssigen <SEP> Temperatur <SEP> Menge <SEP> NaOH <SEP> Gesamtmenge <SEP> an
<tb> Phase <SEP> Liter/t <SEP> der <SEP> Phase <SEP> Liter/t <SEP> der <SEP> OC <SEP> kg/t <SEP> der <SEP> vorhandenem <SEP> Wasser
<tb> Mischung <SEP> Mischung <SEP> Mischung <SEP> kg/t <SEP> der <SEP> Mischung
<tb> 3, <SEP> 3 <SEP> 3, <SEP> 2 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 40
<tb> 4 <SEP> 3, <SEP> 8 <SEP> 15 <SEP> 1 <SEP> 40
<tb> 6,1 <SEP> 5,7 <SEP> 25 <SEP> 1 <SEP> 40
<tb>
Die Unterschiedsmenge zwischen Gesamtmenge des vorhandenen Wassers und Menge des Wassers in der flüssigen Phase wird in Form des Monohydrats und des Heptahydrats von Natriumkarbonat gebunden.
Unter den in. Tabelle 1 angegebenen Bedingungen, jedoch bei Abwesenheit von Ätznatron, bildet sich keine flüssige Phase, das Wasser ist zur Gänze in Form von Hydraten des Natriumkarbonats gebunden und die Mischung ist trocken.
Zwischen 350C und einer Temperatur etwas unter 150C kann die Gegenwart von genügend viel Ätznatron die Bildung von Natriumkarbonathydraten verhindern. Unter dieser Temperatur bildet sich jedoch Monohydrat und dieses ist bei der Berechnung der zuzuführenden Wassermenge zu berücksichtigen ; in diesem Falle wird die Höchstmenge des zuzuführenden Ätznatrons von 22,2 kg je t der Mischung und je Anteilmenge von ungefähr 10 I des in der flüssigen Phase vorhandenen Wassers auf einen niedrigeren Wert abgesenkt, der umso höher liegt, je tiefer die Temperatur ist ;
dieser Wert entspricht bei 00C 5, 5 kg/t der Mischung und je Anteilmenge von ungefähr 10 l des Überschusswassers, bezogen auf die zur Umwandlung des Natriumkarbonats in Monohydrat notwendige Menge.
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Die Verwendung von Ätznatron in den Glassätzen'ermöglicht nicht nur die Bildung einer flüssigen Phase, ohne dabei die Mischung erhitzen zu müssen, sondern erlaubt auch die Volumsänderungen dieser flüssigen Phase in Abhängigkeit von der Temperatur zu vermeiden. Bekanntlich können die Mischungen für die Glaserzeugung unter dem Einfluss von geringen Temperaturschwankungen von einem Zustand zu geringer Feuchtigkeit in einen Zustand zu grosser Feuchtigkeit übergehen, was Anlass für die Absonderung von Bestandteilen oder für Schwierigkeiten beim Giessen sein kann. Bisher konnte man diesem Nachteil nur dadurch begegnen, dass man die Temperatur der Mischungen soweit als möglich konstant hielt, was aber in der Praxis nur schlecht zu verwirklichen ist.
Die Erfinderin hat nun gefunden, dass bei Zugabe einer ausreichenden Menge von Ätznatron zur Mischung in dieser, von einer Minimaltemperatur'l unter 350C an, ein von der Temperatur unabhängiges Volumen der flüssigen Phase aufrechterhalten werden kann. Diese Wirkung kann dem Umstande zugeschrieben werden, dass die Zugabe von vernünftigen Mengen von Ätznatron, von 00C an und darüber, die Bildung von andern Hydraten des Natriumkarbonats als des Monohydrats ausschliesst.
Die Mindestmenge von Ätznatron, die zur Herbeiführung dieser Wirkung einzusetzen ist, hängt vom Volumen der flüssigen Phase, das in der Mischung aufrechterhalten werden soll, sowie von der Minimaltemperatur tl ab, bei welcher dieses Volumen der flüssigen Phase vorhanden sein soll. In der nachfolgenden Tabelle 2 sind die Mengen an Ätznatron und an Wasser angegeben, die bei einer Mischung analog der zu Beginn der Beschreibung genannten vorhanden sein müssen, wenn man für diese Mischung, von einer Minimaltemperatur tl zwischen 0 und 350C an, einen von der Temperatur unabhängigen Feuchtigkeitszustand sicherstellen will.
Tabelle 2
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<tb>
<tb> Volumen <SEP> der <SEP> Wasser <SEP> in <SEP> der <SEP> Minimal- <SEP> Mindestmenge <SEP> NaOH <SEP> Mindestmenge <SEP> an <SEP> Wasser <SEP> * <SEP>
<tb> flüssigen <SEP> kg/t <SEP> der <SEP> kg/Liter <SEP> der <SEP> kg/t <SEP> der <SEP> kg/Liter <SEP> der
<tb> Liter/t <SEP> der <SEP> Liter/t <SEP> der <SEP> tur <SEP> t1
<tb> Mischung <SEP> o <SEP> Mischung <SEP> flüssigen <SEP> Phase <SEP> Mischung <SEP> flüssigen <SEP> Phase
<tb> Mischung <SEP> Mischung <SEP> C <SEP> :
<SEP> o <SEP> o <SEP> & <SEP> o <SEP>
<tb> 10 <SEP> 10 <SEP> 0 <SEP> 3, <SEP> 1 <SEP> 0,31 <SEP> 10 <SEP> 1 <SEP>
<tb> 21 <SEP> 20 <SEP> 0 <SEP> 6,2 <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 20 <SEP> 0, <SEP> 95 <SEP>
<tb> 11 <SEP> 10 <SEP> 15 <SEP> 2,7 <SEP> 0, <SEP> 25 <SEP> 10 <SEP> 0, <SEP> 91 <SEP>
<tb> 21 <SEP> 20 <SEP> 15 <SEP> 5, <SEP> 4 <SEP> 0,26 <SEP> 20 <SEP> 0, <SEP> 95 <SEP>
<tb> 11 <SEP> 10 <SEP> 25 <SEP> 1, <SEP> 8 <SEP> 0, <SEP> 16 <SEP> 10 <SEP> 0, <SEP> 91 <SEP>
<tb> 21 <SEP> 20 <SEP> 25 <SEP> 3,6 <SEP> 0, <SEP> 17 <SEP> 20 <SEP> 0, <SEP> 95 <SEP>
<tb> 11 <SEP> 10 <SEP> 33 <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP> 10 <SEP> 0, <SEP> 91
<tb> 22 <SEP> 20 <SEP> 33 <SEP> I <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP> 20 <SEP> 0,91
<tb>
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vorhandenen Natriumkarbonatmenge ausmacht.
Man ersieht daraus, dass zur Erhaltung eines gewünschten konstanten Volumens der flüssigen Phase von 00C an die Mindestmenge an Ätznatron, die vorhanden sein muss, 3, 1 kg je t der Mischung und je Anteilmenge von etwa 10 l der flüssigen Phase beträgt. Da man sich im Gleichgewichtszustand mit dem Natriumkarbonatmonohydrat befindet, ist die Menge des zuzusetzenden Wassers gleich gross der Summe jener Mengen, die einerseits zur Umwandlung von Natriumkarbonat in das Monohydrat (ungefähr 30 l/t für eine Mischung mit 185 kg Na2CO/Tm, wie zu Beginn der Beschreibung erwähnt) und anderseits zur Bildung der flüssigen Phase, d. h. gerade des gewünschten Volumens der flüssigen Phase (vorzugsweise zwischen 5 und 30 l/t der Mischung) notwendig sind.
Wenn die Minimaltemperaturen tl 15,25 oder 330C betragen, dann sind die Mindestmengen des zu verwendenden Ätznatrons 2,7 bzw. 1, 8 bzw. 0, 5 kg je t
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der Mischung und je Anteilmenge von etwa 10 l des in der flüssigen Phase vorhandenen Wassers. Die für andere Minimaltemperaturen tl oberhalb 00C zuzusetzenden Mengen an Ätznatron können leicht durch Interpolation der vorstehenden Angaben erhalten werden.
In allen Fällen muss die eingesetzte Ätznatronmenge unter einer bestimmten Höchstmenge bleiben, die von der Minimaltemperatur t1 abhängt, von welcher an man die Konstanz der flüssigen Phase sicherstellen will, sowie von einer Maximaltemperatur, bis zu welcher man diese Konstanz sicherstellen will.
Diese Höchstmengen sind in der nachfolgenden Tabelle 3 angegeben.
Tabelle 3
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<tb>
<tb> Minimaltemperatur <SEP> Höchstmenge <SEP> NaOH, <SEP> kg/t <SEP> der <SEP> Mischung <SEP> und <SEP> je <SEP> 10 <SEP> l <SEP> Wasser <SEP> in <SEP> der
<tb> tl <SEP> flüssigen <SEP> Phase, <SEP> bis <SEP> zu <SEP> Maximaltemperaturen <SEP> von
<tb> C <SEP> 150C <SEP> 250C <SEP> 330C <SEP> 400C <SEP> 50 C <SEP> 60 C <SEP>
<tb> 0 <SEP> 5, <SEP> 5 <SEP> 5, <SEP> 5 <SEP> 5, <SEP> 5 <SEP> 5, <SEP> 5 <SEP> 5, <SEP> 5 <SEP> 5, <SEP> 3 <SEP>
<tb> 15 <SEP> 8, <SEP> 7 <SEP> 7, <SEP> 4 <SEP> 6, <SEP> 7 <SEP> 6, <SEP> 3 <SEP> 5, <SEP> 8 <SEP> 5, <SEP> 3 <SEP>
<tb> 25-7, <SEP> 4 <SEP> 6, <SEP> 7 <SEP> 6, <SEP> 3 <SEP> 5, <SEP> 8 <SEP> 5, <SEP> 3 <SEP>
<tb> 33--6, <SEP> 7 <SEP> 6.
<SEP> 3 <SEP> 5, <SEP> 8 <SEP> 5, <SEP> 3 <SEP>
<tb>
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diese Reaktionen beim Austritt aus dem Mischer noch nicht beendet sind, da die Dauer des Mischens verhältnismässig kurz ist.
In dieser Beziehung wurde weiter gefunden, dass bei Verwendung von Ätznatron diese Nachteile vermieden werden können, weil es nämlich möglich wird, von einer Minimaltemperatur t2 an, die zwischen 350C und einer Temperatur etwas unter 150C liegt, unmittelbar eine solche Volumsmenge an flüssiger Phase zu gewinnen und beizubehalten, die praktisch unabhängig ist sowohl von der Temperatur als auch von der Berührungsdauer der Bestandteile des Gemisches. Die zu verwendenden Ätznatronmengen sind höher als in den vorher betrachteten Fällen und hängen vom Volumen des im Gemisch vorhandenen Wassers und ebenso von der Minimaltemperatur ab, bei welcher man diesen Effekt erzielen will.
In der nachfolgenden Tabelle 4 sind in Form von Ausführungsbeispielen die Mengen an Ätznatron und an Wasser angegeben, die für Mischungen gemäss den eingangs der Beschreibung angegebenen verwendet werden sollen, wenn sofort ein konstantes Volumen der flüssigen Phase sichergestellt werden soll.
Tabelle 4
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<tb>
<tb> Volumen <SEP> der <SEP> Wasser <SEP> in <SEP> der <SEP> Minimal- <SEP> Mindestmenge <SEP> NaOH <SEP> Mindestmenge <SEP> an <SEP> Wasser
<tb> flüssigen <SEP> Phase <SEP> flüssigen <SEP> Phase <SEP> temperaLiter/t <SEP> der <SEP> Liter/t <SEP> der <SEP> tur <SEP> t <SEP> kg/t <SEP> der <SEP> kg/Liter <SEP> der <SEP> kg/t <SEP> der <SEP> kg/Liter <SEP> der
<tb> Mischung <SEP> Mischung <SEP> C <SEP> :
<SEP> Mischung <SEP> flussigen <SEP> Phase <SEP> Mischung <SEP> flüssigen <SEP> Phase
<tb> 13 <SEP> 10 <SEP> 15 <SEP> 8,7 <SEP> 0,67 <SEP> 10 <SEP> 0,77
<tb> 25 <SEP> 20 <SEP> 15 <SEP> 17, <SEP> 4 <SEP> 0,70 <SEP> 20 <SEP> 0,80
<tb> 12 <SEP> 10 <SEP> 25 <SEP> 7, <SEP> 4 <SEP> 0,62 <SEP> 10 <SEP> 0, <SEP> 83 <SEP>
<tb> 24 <SEP> 20 <SEP> 25 <SEP> 14, <SEP> 8 <SEP> 0,62 <SEP> 20 <SEP> 0, <SEP> 83 <SEP>
<tb> 12 <SEP> 10 <SEP> 33 <SEP> 6,7 <SEP> 0, <SEP> 56 <SEP> 10 <SEP> 0,83
<tb> 23 <SEP> 20 <SEP> 33 <SEP> 13, <SEP> 4 <SEP> 0, <SEP> 58 <SEP> 20 <SEP> 0, <SEP> 87 <SEP>
<tb> 12 <SEP> 10 <SEP> 35 <SEP> 6, <SEP> 5 <SEP> 0, <SEP> 54 <SEP> 10 <SEP> 0, <SEP> 83 <SEP>
<tb> 23 <SEP> 20 <SEP> 35 <SEP> 13, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 56 <SEP> 20 <SEP> 0,87
<tb>
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für andere Erzeugungszwecke als die Glasproduktion bestimmt sind,
beispielsweise auf Gemische zur Herstellung von Natriumsilikat.
Das erfindungsgemäss eingesetzte Ätznatron kann in trockenem Zustande oder als Lösung zugeführt werden. Es kann der Mischung während des Vermischens der verschiedenen Bestandteile oder auch einem dieser Bestandteile vor dessen Einführung in den Mischer zugesetzt werden. Anderseits ist es klar, dass das Ätznatron einen Teil des Natriumkarbonats ersetzen kann, denn die der Mischung zugeführten Ätznatronmengen können, als Na20 berechnet, für die Ermittlung der einzuführenden Natriumkarbonatmenge herangezogen werden.
Es versteht sich von selbst, dass die Wirkung des Ätznatrons mit der von andern bekannten Mitteln kombiniert werden kann, die eine Verbesserung der Mischungen für die Glasmacherei ergeben. Man kann insbesondere die Wirkung des Ätznatrons mit der vom Kochsalz verbinden ; in diesem Falle sind die nötigen Ätznatronmengen im allgemeinen viel geringer, doch existiert eine Grenze, oberhalb welcher die zu verwendende Ätznatronmenge nicht mehr abnimmt, wenn man die Menge an Kochsalz in der Mischung er- höht. Die relative Verminderung der einzusetzenden Ätznatronmenge ist umso grösser, je höher die Minimaltemperatur ist, die man erreichen will.
Die in der nachfolgenden Tabelle 5 angeführten Beispiele veranschaulichen diese gemeinsame Verwendung von Ätznatron und Natriumchlorid in einer Mischung entsprechend der eingangs der Beschreibung erwähnten, wobei sichergestellt werden soll, dass diese Mischung einen von der Temperatur unabhängigen Feuchtigkeitszustand, beginnend von einer Minimaltemperatur t an, hat.
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Tabelle 5
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<tb>
<tb> Volumen <SEP> der <SEP> flüssigen <SEP> Wasser <SEP> in <SEP> der <SEP> flussigen <SEP> Minimal- <SEP> Mindestmenge <SEP> NaOH <SEP> Mindestmenge <SEP> NaCl <SEP> Mindestmenge <SEP> an <SEP> Wasser <SEP> *
<tb> Phase <SEP> Liter/t <SEP> der <SEP> Phase <SEP> Liter/t <SEP> der <SEP> tempera-kg/t <SEP> der <SEP> kg/Liter <SEP> der <SEP> kg/t <SEP> der <SEP> kg/Liter <SEP> der <SEP> kg/t <SEP> der <SEP> kg/Liter <SEP> der
<tb> Mischung <SEP> Mischung <SEP> tur <SEP> t3 <SEP> C:
<SEP> Mischung <SEP> flüssigen <SEP> Phase <SEP> Mischung <SEP> flüssigen <SEP> Phase <SEP> Mischung <SEP> flüssigen <SEP> Phase
<tb> 11 <SEP> 10 <SEP> 0 <SEP> 2,9 <SEP> 0,26 <SEP> 1,2 <SEP> 0,11 <SEP> 10 <SEP> 0,91
<tb> 11 <SEP> 10 <SEP> 15 <SEP> 1,8 <SEP> 0, <SEP> 16 <SEP> 1,7 <SEP> 0, <SEP> 15 <SEP> 10 <SEP> 0, <SEP> 91 <SEP>
<tb> 11 <SEP> 10 <SEP> 25 <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP> 0, <SEP> 06 <SEP> 2, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 19 <SEP> 10 <SEP> 0, <SEP> 91 <SEP>
<tb> 11 <SEP> 10 <SEP> 26 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 2,2 <SEP> 0,20 <SEP> 10 <SEP> 0, <SEP> 91
<tb>
* Die hier angegebenen Wassermengen enthalten nicht das zur Umwandlung von Natriumkarbonat in das Monohydrat notwendige Wasser, das 17% der in der trockenen Mischung vorhandenen Natriumkarbonatmenge ausmacht.
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