DD159987A1 - Verfahren zur herstellung von verbessertem glasrohstoffgemenge - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Glasrohstoffgemenges unter Anwendung der Hydroxide bzw. Oxide der Alkali- und/oder Erdalkalimetalle, das die bisher mit der Hydroxidtechnologie verbundenen Probleme vermeidet. Ziel der Erfindung ist die Herstellung eines Glasrohstoffgemenges, das bei guten technologischen Eigenschaften (Herstellung, Transport, Lagerung, Einsatz) eine Steigerung der Durchsatzleistung von Glasschmelzwannen und damit gleichzeitig eine Energieeinsparung erlaubt. Erfindungsgemaess wird d. Aufgabe dadurch geloest, dass d. Alkali in bekannter Weise ganz o. teilweise in Form von waessriger Natronlauge eingesetzt und das eingebrachte sowie das bei der Reaktion entstehende Wasser durch einen Gemengekomponenten enthaltenden oberflaechen- und porenreichen Rueckstand der sauren Extraktion von Aluminiumsilikaten absorbiert wird und damit die technologische Handhabbarkeit des Gemenges nicht mehr verschlechtern kann.

Description

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Verfahren zur Herstellung von verbessertem Glasrohstoffgemenge

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Glasrohstoffgemenges unter Verwendung der Hydroxide bzw. Oxide der Alkali- und/oder Erdalkalimetalle, das die bisher mit der Hydroxidtechnologie verbundenen Nachteile vermidet. .

O .

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die mit dem Ersatz von Alkalicarbonaten durch wässrige Alkalihydroxide, vorzugsweise Natriumhydroxid, möglichen Vorteile, z. B. '

· '"·' .· verbesserte Gemengehomogenität durch Einsatz eines. Rohstoffs in flüssiger Form

verbessertes Einschmelzen durch erhöhte Reaktivität verbesserte Wärmeleitfähigkeit des dichteren Gemenges verringerte bzw. beseitigte Staubbelästigung Wegfall von Entmischungserscheinungen des Gemenges

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führten schon vor langer Zeit zu Bestrebungen der Ent wicklung entsprechender Technologien.

Bis heute wurden in zahlreichen Veröffentlichungen und Patentanmeldungen Vorschläge publiziert, die die mit einer Hydroxidtechnologie verbundenen Probleme-

- Entstehung und Handhabung breiig-teigiger Massen

- Anbackerscheinungen von UaOH-CaCO^-SiC^-Gemengen beim Mischen, Fördern und Einlegen

- inhomogenes Schmelzen bei Granulaten

- Korrosion des Hafenmaterials

zu beseitigen bzw. zu umgehen versuchen·

Heben Empfehlungen zu anteiligem Ersatz von Soda durch wässrige natronlauge, Einsatz höher konzentrierter Natronlauge oder Verwendung von mit Natronlauge gelöschtem Kalk zur Verringerung der zugeführten Wassermenge werden in einer Reihe von Vorschlägen vollständig oder teilweise vorreagierte Gemenge mit oder ohne Formgebung mit nachfolgender Trocknung bzw. Sinterung, teilweise in saurer Atmosphäre, empfohlen. Dabei stellt sich z, B. der Einsatz von Erdalkalioxid und Soda und die Einstellung -des. KaustifiZierungsgleichgewichts während-der Mischung einen Teil möglicher Vörreaktionen dar. '

In weiteren Vorschlägen und Pablikationen zum Einsatz wässriger Natronlauge im Glasrohstoffgemenge wird eine Intensivmahlung des Glassandes zur Erhöhung der Reaktivität und damit u* ä, zur Verbesserung der Homogenität des Einschmelzens und Verringerung der Korrosion des Hafen- ^ materials durch Natronlauge oder alkalireiche Silikat-

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schmelzen empfohlen. Andere Vorschläge beinhalten aus dem gleichen Grund die Verwendung natürlich vorkommender amorpher Kieselsäure (Opal) bzw. von Cristobalit, Tridymit oder von Alkali- oder Erdalkalisilikaten. Sämtliche genannten Verfahrensvorschläge haben keine oder nur begrenzte technische Anwendung gefunden, da sie entweder

- mit umständlichen, zusätzlichen und verteuernden Verfahrensstufen arbeiteten und/oder

- technologisch schwierig handhabbare Gemenge lieferten und/oder

- bei zusätzlichem Aufwand Silikoseprobleme beinhalteten und/oder

- nur territorial begrenzte bzw. damit teure Rohstoffe einsetzten.

Ziel der ErfindungO

Ziel der Erfindung ist die Herstellung eines Glasrohstoff· gemenges, das bei guten technologischen Eigenschaften (Herstellung, Lagerung, Transport, Einsatz) (torch Kombination des Einsatzes reaktiver Glasrohstoffe eine Steige- ^ng der Durchsatzleistung von Glasschmelzwannen und . damit gleichzeitig eine·Energieeinsparung erlaubt. '

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Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Glasrohstoff gemenge herzustellen, das bei Verwendung von Alkalihydroxiden und Erdalkalioxiden oder -carbonaten die Vorteile der Hydroxidtechnologie aufweist und dabei ohne Anwendung zusätzlicher aufwendiger Verfahrenstufen technologisch einfach handhabbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Alkali in bekannter Weise ganz oder teilweise in Porm wässriger Alkalilaugen eingesetzt und das eingebrachte sowie das bei der Reaktion entstehende Wasser durch Zusatz eines Gemengekomponenten enthaltenden oberflächen- und porenreichen Stoffes adsorbiert wird, der durch Behandlung von aluminiumsilicathaltigen Rohstoffen mit Mineralsäuren hergestellt wird.

Es wurde nun in Untersuchungen an Glasrohstoffgemengen entsprechend einer Sollglaszusammensetzung SiO₂ 68 %; Ia₂O 15 %', CaO 11 %>, Al₂O₃ 3 %; TiO₂ 3 %

bei Einsatz der gesamten Na₂0-Menge als 50 %iges KaOH der SiOrj-Anteil stufenweise durch sauer hoch extrahierte Aluminiumsilicate (im folgenden Extraktionsrückstand genannt) ersetzt und das Verhalten während der Gemengemischung und Lagerung geprüft. . . Es ist bekannt,' da'ß sich Glassand kaum-mit Natronlauge · ' umsetzt und das Kaustifizierungsgleichgewicht

CaCO₃ + 2UaOH z=± Na₂CO₃ .+ Ca(OH)₂

weitgehend auf der Seite des Calziumcarbonats liegt und sich nur langsam einstellt.

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Demgegenüber wurde gefunden, daß sich Natronlauge bei ausreichendem Angebot mit dem chemisch hoch aktiven, oberflächen- und porenreichen und röntgenamorphen Extraktionsrückstand unter starker Y/ärmeentwicklung umsetzt. Weiterhin wurde gefunden, daß bei stufenweisem Ersatz des Glassandes durch Extraktionsrückstand sich zunächst flüssig-breiige Gemische bilden, die sich aufgrund /-% thixotroper Eigenschaften nicht als Einlegegut eignen. Diese ungünstigen Gemengezustände sind ursächlich darin begründet, daß bei der Bildung von Natriumsilicaten zusätzlich zur Wassermenge des Natriumhydroxides Wasser gebildet wird und sich damit der Gemengezustand in Richtung dünnflüssiger Konsistenz verändert.

Wird die zugegebene Extraktionsrückstandsmenge als Ersatz für Glassand in Größenordnungen gesteigert, die oberhalb der für eine quantitative Umsetzung der zugegebenen Natronlauge erforderlichen liegen, dann werden die im Gemenge vorhandenen Y/asseranteile physikalisch an der großen Oberfläche des Extraktionsrückstandes adsorptiv gebunden.

Die Adsorption von Y/asser an nicht umgesetztem Extraktiohs- ''-..J rückstand wirkt sich auf die Gemengekonsistenz derartiger Glasrohstoffgemenge umso mehr aus, je höher der Anteil an adsorptionsfähigem Material ist.

Der Extraktionsrückstand kann auf Grund seiner Porenstruktur und seiner hohen spezifischen Oberfläche, die

2 3oo. m·/g erreichen kann, bei guter technologischer Hand-

^: '; ' '. habbarkeit bis ca. 60 % seines Eigengewichtes an-Wa'öser ' aufnehmen.

Erfindungsgemäß wird das Problem der unbefriedigenden . Konsistenz der Gemenge dadurch gelöst, daß mindestens 30 % des SiOp-Anteils durch Extraktionsrückstand anstelle von.. Glassand eingebracht werden, um granulierte oder krümlige

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Glasrohstoffgemenge auf der Basis des Einsatzes von wässriger Natronlauge zu erzeugen. Derartige Gemenge sind · lager- und transportfähig, stauben nicht und gestatten durch ein verbessertes Einschmelz- und Läuterverhalten eine wesentliche Steigerung der Durchsatzleistung von Glasschmelzwannen.

Die Erfindung wird an Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1:

Zu einem Natronlaugegemenge für Behälterglas wurden 62,5 Teile Extraktionsrückstand mit 21,6 Teilen Glassand und

20.4 Teilen Kalkstein innig vermischt. Zu dieser Mischung wurden in einem Zwangsmischer 38,7 Teile einer 50 %igen Natronlauge zugegeben und intensiv vermischt, wobei Wärmeentwicklung auftrat. Das entstandene Gemenge wies chemischanalytisch eine gute Homogenität aus, war von krümeliger, granalienhafter Beschaffenheit und ergab bei einer Schmelztemperatur von 1300 ⁰G in 4 Stunden ein grünes Glas von sehr guter Qualität.

Beispiel 2_;

89.5 Teile Extraktionsrückstand wurden mit 20,4 Teilen Kalkstein innig vermischt und anschließend mit.38,4 Teilen 50%iger Natronlauge versetzt und einer Zwangsmischung unterworfen» Dabei fällt ein pulverförmiges, homogenes Ge-'menge an, welches.von kleinen Granalien durchsetzt ist. . :. Bei 1350 ⁰^ wurde aus diesem Gemenge ohne Lautermittelzu-* satz in 2 Stunden ein grünes, blasenfreies Glas erschmolzen.

Beispiel 3? . · ' '

In einem Rohstoffgemenge entsprechend Beispiel 2 wurde der gesamte Kalkstein vollständig durch 10,8 Teile Rübeländer Branntkalk ersetzt, Es ergab sich ebenfalls ein homogenes,

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krümeliges Geraenge, das sich bei 1300 ⁰C ohne Läutermittelzusatz in 2 Stunden zu blasenfreiem Glas schmelzen ließ.

Claims (3)

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   Erfindungsanspruch

   1. Verfahren zur Herstellung eines Glasrohstoffgemenges in granulierter oder schüttgutartiger Form mit verbesserter technologischer Handhabbarkeit dadurch gekennzeichnet, daß das Alkali in bekannter Weise ganz oder teilweise in Form wässriger Alkalilaugen eingesetzt und das eingebrachte sowie das bei der Reaktion entstehende Wasser durch Zusatz eines Gemengekomponenten enthaltenden oberflächen- und porenreichen Stoffes adsorbiert wird, der durch Behandlung von aluminiumsilica thaitigen Rohstoffen mit Mineralsäuren hergestellt wird.
2. 2. Verfahren nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet,

   daß mit dem Zusatz des oberflächen- und porenreichen Stoffes 30 - 100 %, vorzugsweise 75 - 100 % des
   SiOo der Sollglaszusammensetzung eingebracht werden»
3. 3. Verfahren nach Punkt 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Erdalkalikomponente in carbonatischer, oxidischer bzw. hydroxidischer Form eingesetzt wird·