DE1227202B - Verfahren zur Einfuehrung von Ausgangsmaterialien in Zyklonoefen zum Schmelzen von Glas - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES JMWWl· PATENTAMT Int. CL:

C03b

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche KL: 32 a-5/00

Nummer: 1227 202

Aktenzeichen: C 33684 VI b/32 a

Anmeldetag: 21. August 1964

Auslegetag: 20, Oktober 1966

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen beim Schmelzen von Glas in einem Zyklonofen.

Es ist bekannt, Glas in einem Zyklonofen zu schmelzen. In diesen öfen wird das Gemenge durch die Decke eingetragen, die eine oder mehrere öffnungen für diese Zwecke aufweist. Man kann es auch pneumatisch in dem Verbrennungsgasstrom transportieren und in den Ofen durch die Brenneröffnung einführen.

Das Glas beginnt, sich im oberen Teil des Ofens zu bilden und läutert sich, indem es sich in dünnen Schichten zum Boden der Vorrichtung hin sammelt.

Der Zyklonofen bietet gegenüber dem klassischen Schmelzofen den Vorteil, daß die Berührungsoberfläche zwischen den heißen Gasen und dem Gemenge pro gegebenem Gemenge und Volumen beträchtlich vergrößert wird. Er begünstigt außerdem den Wärmeübergang zwischen dem Gas und dem Gemenge und ermöglicht ein rascheres Schmelzen des Glases. Daraus ergibt sich ein kleineres Ofenvolumen gegenüber ao demjenigen eines klassischen Ofens für die gleiche Produktionskapazität, und daraus resultiert wiederum ein besserer thermischer Nutzeffekt.

Trotz aller dieser augenscheinlichen Vorteile erlauben die bekannten Zyklonöfen nicht wie die klassischen öfen eine Vorwärmung des Gemenges auf Temperaturen oberhalb der Frittungstemperatur des vorliegenden Gemenges. Sobald man diese Temperatur überschreitet, backt das Gemenge zusammen und ist nur sehr schwierig, wenn überhaupt noch zu handhaben.

Die Erfindung richtet sich auf eine Verbesserung der Beschickung von Zyklonöfen, wobei dieser Mangel beseitigt werden soll.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß man das Ausgangsmaterial in den Zyklonofen in Form zweier physikalischer Zustände einführt, nämlich das leichter schmelzbare Material im flüssigen Zustand und das stärker hitzebeständige Material im festen Zustand.

Das erfindungsgemäße Verfahren bringt eine Vielzahl von Vorteilen. Zuerst ermöglicht es die Vorwärmung des Gemenges auf Temperaturen oberhalb derjenigen, die man bei der bekannten Einführung des vorzugsweise gemischten Gemenges verwendet und die zu einem Verbacken durch Frittung in der Umgebung von 700 bis 750° C führen.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann man durch Trennen des Gemenges in zwei oder mehrere Fraktionen jede dieser Fraktionen thermisch behandein und sie vor ihrer Einführung in den Ofen auf erhöhte Temperaturen bringen, welche eine beträcht-Verfahren zur Einführung von
Ausgangsmaterialien in Zyklonöfen zum
Schmelzen von Glas

Anmelder:

Compagnie de Saint-Gobain,

Neuilly-sur-Seine (Frankreich)

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. H. Bahr und Dipl.-Phys. E. Betzier, Patentanwälte, Herne, Freiligrathstr. 19

Als Erfinder benannt:

Marcel Boivent, Villejuif, Seine (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 22. August 1963 (945 369)

liehe Beschleunigung der Geschwindigkeit der Umsetzung ermöglichen.

Die am leichtesten schmelzbaren ersten Gemengebestandteile, im allgemeinen diejenigen mit einem oder mehreren alkalischen Ionen, werden im flüssigen Zustand eingeführt.

Die hauptsächlich stärker hitzebeständigen Materialien, beispielsweise Sand und die erdalkalischen Verbindungen, werden in festem Zustand eingeführt.

Die Vorwärmung des Gemenges erfolgt vorzugsweise mittels heißer Abgase und gegebenenfalls mittels Kühlmittel im Fall eines Zyklonofens mit gekühlten Wänden. Der thermische Nutzeffekt einer solchen Einrichtung erweist sich gegenüber den bekannten Einrichtungen als wesentlich verbessert.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung, das sich aus der Möglichkeit einer teilweisen Vorwärmung ergibt, besteht darin, daß man vorher einen Teil oder die Gesamtmenge der Kohlensäure beseitigen kann, die bei der Zersetzung der Carbonate entsteht. So können beispielsweise Verbindungen, wie die Erdalkalicarbonate, zu Oxyden bei Temperaturen unter 900° C zersetzt werden, wobei letztere anschließend bis auf 1400° C erhitzt werden können, ohne daß die festen Teilchen zusammenbacken. Diese Beseitigung der Kohlensäure erleichtert die Läuterung des Glases.

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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß man die Zentrifugalwirkung des Zyklonofens verwendet, um den Teil des Gemenges zu zerstäuben, welcher im flüssigen Zustand eingeführt wird. Zu diesem Zweck wird diese flüssige Fraktion in Form eines flüssigen Fadens in der Mitte des oberen Teils des Ofens eingeführt. Dieser Faden wird beim Eindringen in die Mittelzone zerrissen und gegen die Randzone zerstäubt.

Ein Ausführungsbeispiel eines Zyklonofens mit einer Zuführungseinrichtung unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens soll im folgenden an Hand der Zeichnungen näher beschrieben werden. Die Zeichnungen zeigen in

F i g. 1 einen senkrechten Axialschnitt zur sehematischen Darstellung eines Zyklonofens gemäß der Erfindung,

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig.1,

F i g. 3 einen dem Ofen nach F i g. 1 entsprechenden Ofen in perspektivischer Darstellung und teilweise aufgeschnitten,

F i g. 4 eine Ausführungsform einer Einrichtung zur Einführung der flüssigen Fraktion.

In F i g. 1 ist mit 1 die Kammer des Zyklonofens bezeichnet, die im oberen Teil zylindrisch und im unteren Teil kegelstumpfförmig ist. Diese Kammer ist durch einen Deckel 2 abgeschlossen, in dem sich eine Öffnung 3 befindet, durch welche die flüssige Fraktion 4 eingeführt wird. Diese flüssige Fraktion 4 befindet sich in einem Behälter 5 auf konstantem Spiegel. Sie gelangt in die Reaktionskammer über einen kalibrierten Kanal 6. Die Beheizung erfolgt durch einen oder mehrere Tangentialbrenner 7. Die feste Fraktion des Gemenges befindet sich in einem Gas suspendiert und wird in den Ofen entweder durch die Brenneröffnungen 7 oder durch getrennte Öffnungen 8 eingeführt. Das geschmolzene Glas sammelt sich auf der Innenwandung in wendeiförmigen Bahnen und sammelt sich in einem waagerechten Behälter 9, wo die Homogenisierung und Läuterung der Glasmasse vor sich geht. Die durch den Kamin 10 austretenden heißen Gase werden zu Wärmeaustauschern oder Rekuperatoren geleitet.

Die Innenwände des Ofens sind beispielsweise mit Platin ausgekleidet.

Fig. 3 zeigt schematisch einen Ofen, der dem Ofen nach F i g. 1 entspricht, jedoch zusätzlich eine Doppelwand 11 um den Ofenhauptteil aufweist, in der ein Kühlmittel umgewälzt werden kann.

Fig. 4 zeigt eine Verbesserung der Einführungsvorrichtung für die flüssige Fraktion. Die Flüssigkeit, die sich durch den Kanal 6 bewegt, gelangt in eine Verteilervorrichtung 12, die am Umfang mit Öffnungen 13 versehen ist, welche die Flüssigkeiten gleichermaßen verteilen. Jeder Flüssigkeitsfaden wird durch Zentrifugalwirkung zerstäubt. Diese Wirkung läßt sich noch verbessern, wenn man die Vorrichtung 12 in eine Umlauf bewegung mittels am unteren Ende der Vorrichtung befestigter Flügel 14 versetzt. Diese Drehbewegung kann selbstverständlich auch durch eine äußere Kraft hervorgerufen werden.

Im folgenden sollen einige Beispiele für die Trennung der Ausgangsmaterialien gemäß der Erfindung wiedergegeben werden. Ausgegangen wird von einem Glasgemenge mit folgender Zusammensetzung in Gewichtsprozent:

SiO₂ 70%

Na₂O 15«/»

CaO 15%

Um 100 Teile eines solchen Glasgemenges zu verarbeiten, geht man wie folgt vor:

1. Man führt 25,6 Gewichtsteile Natriumcarbonat in flüssigem Zustand ein, die auf eine Temperatur zwischen 850 und 950° C vorgewärmt sind. Die feste Fraktion setzt sich aus 70 Gewichtsteilen Siliziumoxyd und 26,8 Gewichtsteilen Kalziumcarbonaten zusammen.

Wenn man diese beiden letzten Ausgangsmaterialien gemeinsam einführt, können sie auf etwa 1200 bis 1300° C vorgewärmt sein.

Führt man sie getrennt ein, erwärmt man sie auf erhöhte Temperaturen, beispielsweise 1500° C, vor.

2. Man führt 29,5 Gewichtsteile Natriummetasilicat im flüssigen Zustand ein, bei einer Temperatur, die 1400° C erreichen kann. Die feste Fraktion besteht aus 55,5 Gewichtsteilen Siliziumoxyd und 26,8 Gewichtsteilen Kalziumcarbonat, die gemeinsam oder getrennt wie oben vorgewärmt sind.

3. Man führt 44 Gewichtsteile Natriumdisilicat im flüssigen Zustand mit einer Temperatur in einer Größenordnung von 1400° C ein. Die feste Fraktion besteht aus 41 Gewichtsteilen Siliziumoxyd und 26,8 Gewichtsteilen Kalziumcarbonat, die gemeinsam oder getrennt vorgewärmt wurden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Einführung von Ausgangsmaterialien in Zyklonöfen zum Schmelzen von Glas, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführung der Ausgangsmaterialien in zwei unterschiedlichen physikalischen Zuständen erfolgt, nämlich einem flüssigen Zustand für die leichter schmelzbaren Materialien und einem festen Zustand für die stärker hitzebeständigen Materialien.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Öffnung (3) im oberen Ofenteil und in Richtung der Achse des Zyklonofens zur Einführung der flüssigen Fraktion und durch Öffnungen (7,8) auf der Innenwand und seitlich zum Ofen zur tangentialen Einführung der festen Fraktion des Gemenges, wobei diese Fraktion gegebenenfalls mit den Verbrennungsgasen gemischt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine in Umlauf versetzbare Verteilervorrichtung (12) in der Achse des Ofens mit seitlichen Verteileröffnungen (13).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilervorrichtung (12) durch Flügel (14) in Umlauf versetzt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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