CS270352B1

CS270352B1 - A method of cleaning a piece of natural colemanite, suitable as a raw material, in particular for molten glass melting for glass sheets

Info

Publication number: CS270352B1
Application number: CS866645A
Authority: CS
Inventors: Jiri Ing Pajurek; Petr Ing Exnar; Anastaz Abramovic; Jana Ing Csc Pospisilova; Radko Ing Baborak; Frantisek Ing Beranek
Original assignee: Jiri Ing Pajurek; Exnar Petr; Anastaz Abramovic; Jana Ing Csc Pospisilova; Baborak Radko; Frantisek Ing Beranek
Priority date: 1986-09-15
Filing date: 1986-09-15
Publication date: 1990-06-13
Also published as: CS664586A1

Abstract

účelem úpravy přírodního colemanitu je odstraněni nečistot z méně kvalitního přírodního materiálu. Podstata řešeni spočívá v tom, žs přírodní kusový colemanit s přsvažujioi zrnitosti nad 3 mm se podrobí ohřevu při teplotách 450 až 650 °C, s výhodou 500 až 600 °C, po dobu 5 až 180 minut, s výhodou 20 až 40 minut. Zs získaného dskrspltovaného a současně kalcinovaného produktu ss odseparuje frakce o zrnitosti nad 1 mm a s <- výhodou'nad 0,4 mm. Navržené řešeni zabezpečuje nejen vyčištěni přírodního colemanitu od nežádoucích příměsi, ale současně zajišluje příznivou zrnitost i dekrepitovanšho colemanitu pro taveni aklovlny. Samostatné technologické úpravy eušenl a mleti v tomto případě odpadají.The purpose of the treatment of natural colemanite is to remove impurities from lower quality natural material. The essence of the solution is that natural lump colemanite with a grain size of over 3 mm is heated at temperatures of 450 to 650 °C, preferably 500 to 600 °C, for a period of 5 to 180 minutes, preferably 20 to 40 minutes. From the obtained crystallized and simultaneously calcined product, fractions with a grain size of over 1 mm and preferably over 0.4 mm are separated. The proposed solution ensures not only the purification of natural colemanite from undesirable impurities, but also ensures a favorable grain size of decrepitated colemanite for melting of alumina. In this case, separate technological treatments of euchene and grinding are eliminated.

Description

Vynález se týká způsobu čištění kusového přírodního colemanitu, vhodného jako surovina k tavení sklovin pro skleněná vlákna, přednostně méně kvalitního přírodního colemanitu s převažující zrnitostí nad 3 mm, odstraněním nečistot, při kterém ee přírodní colenanit podrobí ohřevu.The invention relates to a method of cleaning lump natural colemanite, suitable as a raw material for melting glass for glass fibers, preferably lower quality natural colemanite with a prevailing grain size of over 3 mm, by removing impurities, in which the natural colemanite is subjected to heating.

Pro výrobu skal pro akleněná vlákna se jako borité suroviny využívá především kyselina boritá, v případě boritovápenatých skel rovněž colemanit. Colemanit je minerál o chemickém složeni Ca₂B₆0_u.5 H₂0. Použití colemanitu je ekonomicky výhodnější ve srovnáni s kyselinou boritou a mimoto tato surovina při vlastním taveni snižuje těkáni oxidu boritého.For the production of rocks for glass fibers, boric acid is mainly used as a boric raw material, and in the case of borate-calcium glasses also colemanite. Colemanite is a mineral with the chemical composition Ca ₂ B ₆ 0 _u .5 H ₂ 0. The use of colemanite is economically more advantageous compared to boric acid and, in addition, this raw material reduces the volatilization of boron oxide during its own melting.

Avšak plnohodnotnou náhradu kyasliny borité colemanitem lze získat pouze použitím kvalitního colemanitu bez příměsi, které působí negativně na technologii výroby skleněných vláken. Na obsah nečistot v přírodním colemanitu je upozorňováno (Locardu a kol·; Rivista Staz. Spař. Vetro, 5, 1975, č. 3, e. 97) v eouvisloati e potížemi při jeho využiti, není však řešena otázka čištěni colemanitu a je doporučováno použít co nejčistší a kvalitní přírodní surovinu.However, a full-fledged replacement of boric acid with colemanite can only be obtained by using high-quality colemanite without impurities that negatively affect the technology of glass fiber production. The content of impurities in natural colemanite is pointed out (Locardu et al.; Rivista Staz. Spař. Vetro, 5, 1975, No. 3, e. 97) in the context of difficulties in its use, but the issue of colemanite purification is not addressed and it is recommended to use the purest and highest quality natural raw material possible.

Problém nečistot v colemanitu, použitém při taveni boritovápenatého bezalkalického skla pro výrobu skleněných vláken je řešen (Settler, Glastechnische Berichte, 49, 1976, č. 2, e. 37) ručním přebíráním nebo velmi nákladnou flotaci. Stanovení všech příměsi colemanitu je značně obtížné a v praxi těžko kontrolovatelné.The problem of impurities in colemanite, used in the melting of calcium borate-free alkali-free glass for the production of glass fibers, is solved (Settler, Glastechnische Berichte, 49, 1976, No. 2, e. 37) by manual acceptance or very expensive flotation. The determination of all colemanite impurities is very difficult and in practice difficult to control.

Způsob dehydratace boritanů, např. colemanitu a ulaxitu, je popsán v československém autorském osvědčení č. 219 140, jehož podeteta spočívá v tom, že materiál ee upraví na zrnitoet do 3 mm, pak se podrobuje nepřímému ohřevu v rotační peci, načež se nepřímo chladí a mechanicky homogenizuje. Účelem vynálezu je snížit ztráty materiálu, k nimž dochází při dehydrataci surového materiálu·A method for dehydrating borates, e.g. colemanite and ulaxite, is described in Czechoslovak patent No. 219 140, the essence of which is that the material is ground to a grain size of up to 3 mm, then subjected to indirect heating in a rotary kiln, followed by indirect cooling and mechanical homogenization. The purpose of the invention is to reduce material losses that occur during the dehydration of raw material.

Výhodou tohoto řeěeni Je enlžení energetické náročnoeti při dehydrataci boritenů a omezeni ztrát výsledného produktu při dehydrotaci. Naproti tomu značnou nevýhodou Je nutnost drcení vstupní suroviny pod 3 mm a zvláětě nemožnost ovlivněni přítomnosti nečistot, které v konečném produktu zůstávají a ve větším množství mohou způsobit technologické potíže při následném tavení a homogenizaci sklovin.The advantage of this solution is the reduction of energy consumption during the dehydration of borates and the limitation of losses of the resulting product during dehydration. On the other hand, a significant disadvantage is the necessity of crushing the input raw material below 3 mm and especially the impossibility of influencing the presence of impurities that remain in the final product and in larger quantities can cause technological difficulties during the subsequent melting and homogenization of glass.

Uvedené nevýhody se odstraní nebo podstatně omezí způsobem čištěni kusového přírodního colemanitu podle tohoto vynálezu, Jelpž podstata spočívá v tom, že přírodní colemanit s převažující zrnitostí nad 3 mm ee podrobí ohřevu v rozmezí teplot 450 až 650 °C po dobu 5 až 180 minut. Ze zíekaného dekrepitovaného a současně kalcinovaného colemanitu se odaeparuje frakce o zrnitosti ned 1 mm.The above disadvantages are eliminated or significantly reduced by the method of purifying lumpy natural colemanite according to the present invention, the essence of which is that natural colemanite with a predominant grain size of over 3 mm is subjected to heating in the temperature range of 450 to 650 °C for a period of 5 to 180 minutes. A fraction with a grain size of less than 1 mm is evaporated from the cooled, decrepitated and simultaneously calcined colemanite.

3e výhodné, když se přirodni colemanit podrobí ohřevu při teplotách 500 až 600 °C po dobu 20 až 40 minut.It is preferred that the natural colemanite is subjected to heating at temperatures of 500 to 600°C for 20 to 40 minutes.

Dále Je výhodné, když ee z dekrepitovaného a současně kalcinovaného colemanitu odseparuje frakce o zrnitosti ned 0,4 mm.Furthermore, it is advantageous if the EE separates fractions with a grain size of less than 0.4 mm from the decrepitated and simultaneously calcined colemanite.

Nenáročnou úprevou podle vynálezu Je zíekán vysoce kvalitní dekrepitováný colemanit, zajišťující parametry, dosahované použitím kyseliny borité při teveni sklovin pro výrobu skleněných vláken. Ciětěni přírodního colemanitu podle vynálezu Je určeno pro méně kvalitní přirodni colemanit ee zvýšeným obsahem doprovodných nečistot.The undemanding treatment according to the invention produces high-quality decrepitated colemanite, ensuring the parameters achieved by using boric acid in the melting of enamels for the production of glass fibers. The treatment of natural colemanite according to the invention is intended for lower-quality natural colemanite with an increased content of accompanying impurities.

Při tepelném zpracováni colemanitu podle vynálezu dochází k jeho dekrepitaci a současně kalcinaci, tj. mechanickému rozrušeni vlivem uvolněných plynů. Podle diferenční termické analýzy Je teoretickou hranici pro dekrepitaci čietého colemanitu teplota 400 °C. V oblasti teplot 400 až 650 °C nedochází k žádným strukturním změnám nežádoucích příměsí, ais uvolněním vody z colemanitu dojde k jeho rozrušení na drobné částečky a ostatní materiály, tj. nečistoty, zůstávají v původní kusové formě.During the heat treatment of colemanite according to the invention, its decrepitation and simultaneous calcination occur, i.e. mechanical disintegration due to the released gases. According to differential thermal analysis, the theoretical limit for decrepitation of pure colemanite is 400 °C. In the temperature range of 400 to 650 °C, no structural changes of undesirable impurities occur, and with the release of water from colemanite, it disintegrates into small particles, and other materials, i.e. impurities, remain in their original lump form.

Odseparovánim frakce dekrepitovaného produktu o zrnitosti nad 1 mm ss oddělí frakce s vysokým podílem obsahu dekrepitovaného colemanitu od doprovodných nečietot. Odseparovánim frakce o zrnitosti ned 0,4 mm se získá dekrepltovaný colemanit e ještě nižBy separating the fraction of the decrepitated product with a grain size of over 1 mm, fractions with a high content of decrepitated colemanite are separated from the accompanying impurities. By separating the fraction with a grain size of less than 0.4 mm, decrepitated colemanite is obtained even lower.

CS 270 352 Bl ším výskytem příměsi, který je bez dalších úprav vhodný k přímému použití pro taveni boritovápenatých sklovin pro skleněné vlákno. Bylo zjištěno, že ztráty oxidu boritého v odseparovaném podílu nad 1 mm jsou velmi nízké a nepřesahuji 1 až 2 % hmotnosti.CS 270 352 Bl y the presence of an admixture, which is suitable for direct use for melting calcium borate glazes for glass fiber without further modification. It was found that the losses of boron oxide in the separated fraction above 1 mm are very low and do not exceed 1 to 2% by weight.

Při tepelné úpravě, probihajíci mezi 500 až 600 °C v časovém intervalu 20 až 40 minut a selekci frakce o zrnitosti nad 0,4 mm je dosahováno maximální výtěžnosti čistého dekrepitovaného colemanitu z kusové přírodní suroviny.During heat treatment, which takes place between 500 and 600 °C in a time interval of 20 to 40 minutes and selection of a fraction with a grain size above 0.4 mm, the maximum yield of pure decrepitated colemanite from lumpy natural raw material is achieved.

Metoda čištěni colemanitu podle vynálezu zabezpečuje odstranění nečistot a příměsi z přírodního colemanitu a je tak umožněno využit i méně kvalitních přírodních colemanite. Tato úprava současně nahrazuje mechanickou úpravu colemanitu doposud nutně používanou ve sklářstvi, tj, mletí surového colemanitu na potřebnou příznivou zrnitost k taveni skla. Navržené řešeni nevyžaduje před tepelnou úpravou sušeni, granulaci pod 3 mm a ohřev colemanitu není omezen na ohřev přímý či nepřímý, nebo na určitý typ oece.The method of colemanite purification according to the invention ensures the removal of impurities and impurities from natural colemanite and thus allows the use of lower quality natural colemanite. This treatment simultaneously replaces the mechanical treatment of colemanite, which has been used in glassmaking until now, i.e., grinding raw colemanite to the necessary favorable grain size for glass melting. The proposed solution does not require drying before heat treatment, granulation below 3 mm and the heating of colemanite is not limited to direct or indirect heating, or to a certain type of furnace.

Hrubší vstupní zrnitost, převážně nad 3 mm, je nutnou součásti navrženého postupu, protože při jemnější zrnitosti dojde po ohřevu k propadu 1 malých částic nečistot sítem 1 mm a tím se zhorší efekt čištění suroviny. Současně se uspoří energie potřebná k drcení přírodního colemanitu.A coarser input grain size, mostly above 3 mm, is a necessary part of the proposed process, because with a finer grain size, small particles of impurities will fall through the 1 mm sieve after heating, which will worsen the cleaning effect of the raw material. At the same time, the energy needed to crush natural colemanite will be saved.

Vynález je dále blíže objasněn na následujících příkladných provedeních.The invention is further explained in more detail in the following exemplary embodiments.

Přiklad 1Example 1

V regulovatelné silitové peci byly vzorky přírodního colemanitu sa zrnitostí 11 až 16 mm, obsahující 39,2 ^ hmotnosti oxidu boritého B₂0₃ ^{a 22} »4 % nečistot, podrobeny tepelnému zpracováni při různých teplotách a různých časech. Vzorky přírodního colemanitu byly zahřívány na teplotu 500, 550, 600 a 650 °C a časovou výdrží 5, 15, 30 a 40 minut. Při tepelném zpracováni v rozmezí 500 až 600 °C a při době prodlevy nad 10 minut byly získány prakticky shodné výsledky. Při taplotě nad 650 °C byla výtěžnost frakce dekrepitovaného colemanitu se zrnitostí pod 0,4 mm nižší.In a controlled silica furnace, samples of natural colemanite with a grain size of 11 to 16 mm, containing 39.2 wt. % boron trioxide B ₂ 0 ₃ ^{and 22} »4 % impurities, were subjected to heat treatment at different temperatures and different times. Samples of natural colemanite were heated to temperatures of 500, 550, 600 and 650 °C and holding times of 5, 15, 30 and 40 minutes. Practically identical results were obtained with heat treatment in the range of 500 to 600 °C and with a holding time of more than 10 minutes. At temperatures above 650 °C, the yield of the decrepitated colemanite fraction with a grain size below 0.4 mm was lower.

Získané produkty z jednotlivých zkoušek byly rozděleny síty na 3 frakce, ve kterých byl zjišťován obsah oxidu boritého.The products obtained from individual tests were divided by sieves into 3 fractions, in which the boron trioxide content was determined.

Průměrné hodnoty výtěžnosti a obsah oxidu boritého B₂0₃ v nich jsou uvedeny dále.The average recovery values and the boron trioxide B ₂ 0 ₃ content in them are given below.

Frakce Č. Faction No. Zrnitost (mm) Grit (mm) Výtěžnost frakce (% hmotnosti) Fraction recovery (% by weight) Obsah B-O(% hmotnosti) B-O content (% by weight) 1 1 pod 0,4 below 0.4 84,0 84.0 52,4 52.4 2 2 0,4 ež 1,0 0.4 to 1.0 6,2 6.2 39,3 39.3 3 3 . nad 1,0 . above 1.0 9,8 9.8 4,3 4.3

Z uvedených průměrných výsledků experimentů je zřejmé, že frakce se zrnitosti nad ? 1 mm obsahuje převážně nečistoty a příměsi. Frakce o zrnitosti 0,4 až 1 mm obsahuje oxid boritý v množství, odpovídajícím surovému ne příliš kvalitnímu dekrenitovanému colemanitu, ale podíl této frekce je nízký, 6,2 %. Frakce o zrnitosti pod 0,4 mm obsahuje vysoké % hmotnosti oxidu boritého, a tedy 1 dekrepitovaného colemanitu a vykazuje převažující získaný podíl upraveného a vysoce čistého dekrepitovaného colemanitu.From the above average experimental results it is clear that the fraction with a grain size above ? 1 mm contains mainly impurities and admixtures. The fraction with a grain size of 0.4 to 1 mm contains boron trioxide in an amount corresponding to raw, not very high-quality decrepitated colemanite, but the proportion of this fraction is low, 6.2%. The fraction with a grain size below 0.4 mm contains a high weight % of boron trioxide, and thus 1 decrepitated colemanite, and shows a predominant obtained proportion of treated and highly pure decrepitated colemanite.

Příklad 2Example 2

Oo rotační pece byl naložen kusový přírodní colemanlt o zrnitosti částic cca 5 až 20 mm s obsahem nečistot 2,85 % hmotnosti e byl tepelně zpracován při teplotě 530 °C po dobu 1 hodiny. Získaný produkt byl vytříděn síty na čtyři frakce. Byla zjišťována výtěžnost jednotlivých frakci a obsah nečistot v nich. Výsledky jsou uvedeny v následujícím přehledu.A rotary kiln was loaded with lump natural colemanlite with a particle size of approximately 5 to 20 mm and an impurity content of 2.85% by weight and was heat-treated at a temperature of 530 °C for 1 hour. The obtained product was sorted into four fractions using sieves. The yield of individual fractions and the impurity content in them were determined. The results are given in the following overview.

CS 270 352 BlCS 270 352 Bl

Frakce č. Zrnitoet (mm) Fraction No. Grain size (mm) Výtěžnoet frakce Obeah nečietot (% hmotnosti) (% hmotnosti) Obeah fraction yield (% by weight) (% by weight) 1 pod 0,315 2 0,315 až 0,40 3 0,40 až 0,63 4 nad 0,63 1 below 0.315 2 0.315 to 0.40 3 0.40 to 0.63 4 above 0.63 96,2 1,04 1,8 7,55 1,5 40,5 1,5 100,0 96.2 1.04 1.8 7.55 1.5 40.5 1.5 100.0

Při vyloučeni frakci dekrepitováného colemanitu ee zrnitoeti nad 0,4 mm byla získána surovina s obsahem 1,16 % hmotnosti nečistot. Ztráty dekrepltovaného colemanitu v odsoparovaných podílech nad 0,4 mm byly pouze 0,31 % hmotnosti původního množství.When the fraction of decrepitated colemanite with a grain size above 0.4 mm was excluded, a raw material with a content of 1.16% by weight of impurities was obtained. The losses of decrepitated colemanite in the separated fractions above 0.4 mm were only 0.31% by weight of the original amount.

Upraveného dekrepltovaného colemanitu podle vynálezu lze využít jako suroviny nejen ve sklářstvi, ala všude tam, kde ee vnáší oxid boritý, např. při výrobě kyseliny borité.The modified decrepitated colemanite according to the invention can be used as a raw material not only in glassmaking, but also wherever boron trioxide is introduced, e.g. in the production of boric acid.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

1. A method of purifying lump natural colemanite, suitable as eurowine, especially for melting glass for glass fibers, preferably lower quality natural colemanite with a prevailing grain size of over 3 mm, by removing impurities, in which the natural colemanite is subjected to heating, characterized in that the heating is carried out for a period of 5 to 180 minutes, to a temperature of 450 to 650 °C, and a fraction with a grain size of over 1 mm is separated from the obtained decrepitated and simultaneously calcined product.

2. The method according to item 1, characterized in that the heating is carried out to a temperature of 500 to 600 °C for a period of 20 to 40 minutes.

3. The method according to item 1 or 2, characterized in that a fraction with a grain size above 0.4 mm is separated from the decrepitated and simultaneously calcined product.