DE1471844C3

DE1471844C3 - Verfahren zur Aufbereitung und Agglomerierung einer verglasbaren Charge

Info

Publication number: DE1471844C3
Application number: DE1471844A
Authority: DE
Inventors: Andre Mont-Sur-Marchienne Miche (Belgien)
Original assignee: Glaverbel Mecaniver SA
Current assignee: Glaverbel Mecaniver SA
Priority date: 1964-07-24
Filing date: 1965-06-26
Publication date: 1974-08-29
Also published as: GB1068396A; FI45751C; LU46611A1; NL125342C; AT254432B; DK111702B; US3451831A; FI45751B; LU47308A1; CH435580A; DE1471844B2; DE1471844A1; BE662471A; NL6507547A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung und Agglomerierung einer verglasbaren Charge, die in einem Ofen geschmolzen werden soll, wobei die alkalischen Verbindungen dieser verglasbaren Charge wenigstens teilweise in Form eines in Lösung gebrachten Hydroxyds beigegeben werden.

Bekanntermaßen wird Glas durch Schmelzen einer verglasbaren Charge, auch Gemenge genannt, erzeugt, welche aus mehreren Bestandteilen gebildet wird, wie z. B. Sand, Kalk, Dolomit, Feldspat, Alkalikarbonate usw. Diese werden zu Körnern zerkleinert und innig miteinander gemischt. Beim Erhitzen und Schmelzen reagieren die Bestandteile der Mischung miteinander und bilden Glas. Zum Erhalt eines gleichmäßigen und homogenen Produktes ist es nötig, von Anfang an eine Mischung bzw. ein Gemenge herzurichten, die/das so gleichmäßig wie möglich ist. Dies ist um so mehr erforderlich, als das geschmolzene Glas nur eine schwache Tendenz zur Homogenisierung zeigt. Andererseits ist es bekannt, daß die Körner in innigem Kontakt sein müssen, damit die Bildungsumsetzungen sich abspielen und das Schmelzen rasch abgeschlossen wird.

Um eine gleichmäßige und innige Mischung der Bestandteile. zu erhalten, hat man sehr wirksame Mischer entwickelt. Indessen verliert die verglasbare Charge vom Austrag aus diesen Vorrichtungen an bis

ίο zum Beschicken des Ofens allmählich die Homogenität, die sie in dem Mischgerät erhalten hat. Die Bestandteile besitzen voneinander ziemlich verschiedene Dichten und Kornabmessungen, so daß Stöße, Schl£g:> und Vibrationen, denen die Charge bei ihrem Iransport auf Bändern oder im Förderwagen unterworfen ist, dazu führen, daß sich vorzugsweise bestimmte Bestandteile in speziellen Zonen der Charge ansammeln.

Es wurden bereits verschiedene Arbeitsweisen vorgeschlagen, um die Trennung der Bestandteile der verglasbaren Charge zu verhindern. Beispielsweise hat man versucht, die Charge nach Beendigung der Mischung zu brikettieren, indem man sie einem starken Druck aussetzt, um kleine Einheiten gleichmäßiger Zusammensetzung zu bilden, wie Körner bzw. Granulate, Plättchen, Kugeln oder Briketts bzw. Preßlinge. Man hat festgestellt, daß man beträchtliche Drücke anwenden mußte, um einen Zusammenhalt zu erzielen, der überdies ziemlich unsicher war. Daher ist diese Arbeitsweise energieaufwendig, und die benutzten Vorrichtungen unterliegen wegen der abschleifenden Natur gewisser Bestandteile des Gemenges, z. B. des Sandes, einer raschen Abnutzung.
Um einen besseren Zusammenhalt des verglasbaren Gemenges zu bewirken und die aufzubringenden Drücke zu vermindern, wurde bereits vorgeschlagen, zu dem Gemenge ein Produkt zuzumischen, das als Bindemittel zwischen den Körnern wirken kann. Um die Hinzufügung schädlicher Elemente zu vermeiden, wurden alkalische Verbindungen benutzt, deren Gegenwart in dem verglasbaren Gemenge meistens erforderlich ist. Diese Bindemittel werden beispielsweise in Wasser aufgelöst unu in dieser Form den übrigen Bestandteilen zugesetzt. Die Lösung umhüllt die Körner und bindet sie, sei es durch Trocknung oder durch eine sich daraus ergebende Rekristallisation der alkalischen Verbindung in Kombination mit dem Wasser, wie dies beispielsweise in der USA.-Patentschrift 3 065 090 beschrieben wird, gemäß der Natriumkarbonat verwendet wird. Diese Arbeitsweisen ergeben jedoch keine bedeutende Verbesserung, da bekannt ist, daß die alkalischen Verbindungen selbst wenig mechanische Widerstandsfähigkeit haben, so daß nur eine schwache Bindung zwischen den Körnern bewirkt wird. Im übrigen schmelzen sie, wenn sie mit Wasser rekristallisiert sind, je nach den Umständen bei einer Temperatur zwischen 30 und 35° C, so daß das verglasbare Gemenge seinen Zusammenhalt bei dieser Temperatur wieder verliert.

Daher eignet sich diese Verfahrensweise nicht zu einer Erwärmung vor dem Beschicken, wodurch gewisse Maßnahmen zur Wärmewiedergewinnung ausgeschlossen sind.
Ferner ist aus der französischen Patentschrift 1 25⁴ 100 ein Verfahren bekannt, bei welchem ein Teil des in dem Glasgemenge eingesetzten Natriumkarbonats durch Natriumhydroxyd ersetzt werden kann. Hierdurch soll allerdings nicht die Agglome-

ration des Glasgemenges bewirkt werden, sondern vielmehr die Aufrechterhaltung seiner Fluidität durch Verhinderung eines Zusammenklumpens durch Hydratation der Karbonate. Die Aufgabe dieser französischen Patentschrift ist daher der erfindungsgemäß gestellten Aufgabe gerade entgegengesetzt.

Ferner sind aus der deutschen Patentschrift 930 946 und der deutschen Auslegeschrift 1 069 346 Verfahrensweisen bekannt, bei denen die Verbrennungsgase aus einem Glasschmelzofen zur Behändlung der in den Ofen gegebenen Gemenge eingesetzt werden. Dies erfolgt jedoch dadurch, daß man die in den Verbrennungsgasen enthaltene Wärme benutzt, um die Gemenge vorzuwärmen oder durch Sintern zu verfestigen. Hieraus ergibt sich jedoch nicht, daß man bei Verwendung eines in Lösung gebrachten Hydroxyds in dem verglasbaren Gemenge und der Einwirkung einer wenigstens ein saures Gas enthaltenden Atmosphäre hieraus die erfindungsgemäß erzielbare Agglomerierung erhalten kann.

Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Aufbereitung und Agglomerierung einer verglasbaren Charge, die in einem Ofen geschmolzen werden soll, wobei der Zusammenhrlt der einzelnen Teile des Gemenges wesentlich erhöht sein soll.

Pas erfindungsgemäße Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe, nämlich zur Aufbereitung und Agglomerierung einer verglasbaren Charge, die in einem Ofen geschmolzen werden soll, wobei die alkalischen Verbindungen dieser verglasbaren Charge wenigstens teilweise in Form eines in Lösung gebrachten Hydroxyds beigegeben werden, zeichnet sich dadurch aus, daß man die Charge mit einer Atmosphäre kontaktiert, die wenigstens ein saures Gas enthält.

Hierbei umhüllt das aufgelöste Hydroxyd die Teilchen der Bestandteile im Laufe des Mischens, wodurch bereits eine gute Gleichmäßigkeit des Gemenges bewirkt wird. Wenn man dieses Gemenge mit einem sauren Gas in Berührung bringt, verbindet sich dieses mit dem Hydroxyd, um das dem Alkalimetall entsprechende Salz zu bilden. Hierbei werden EIemente bzw. Teilchen mit gutem Zusammenhalt und erhöhter mechanischer Widerstandsfähigkeit erhalten. Es wird angenommen, daß bei dem In-Berührungbringen des sauren Gases mit dem in der Charge enthaltenen Alkalihydroxyd dieses auch mit anderen Bestandteilen reagiert, um so zwischen den Körnern eine Verbindung hoher mechanischer Widerstandsfähigkeit zu werden, d.h., es werden nicht nur die entsprechenden Alkalisalze gebildet, sondern es laufen darüber hinaus auch noch andere, nicht bekannte Reaktionen ab. Wenn es auch bekannt ist, in der Charge Alkalisalz zu benutzen, wie Karbonate und Sulfate, so hat man jedoch niemals festgestellt, daß diese den Zusammenhalt des Gemenges fühlbar vergroßem.

Vorzugsweise verwendet man als Gas Kohlendioxyd oder ein Anhydrid des Schwefels oder auch eine Mischung dieser Gase.

Vorzugsweise enthält die Atmosphäre, mit der die verglasbare Charge in Berührung gebracht wird, wenigstens 2 bis 3% saures Gas. Dieser Gehalt ist ausreichend, damit die Reaktionen sich ziemlich rasch abspielen und eine gute Brikettierung des Gemenges bewirken. Zweckmäßig verwendet man als Atmo-Sphäre Verbrennungsgase, wie die Abgase eines Ofens. Diese enthalten immer gewisse saure Gase, die sich gut für die Anwendung des beschriebenen Verfahrens eignen. Außerdem enthalten sie oft eine Menge an Wärme, die nützlicherweise an die Charge abgegeben werden kann.

Zweckmäßig gibt man wenigstens 2O°/o der alkalischen Bestandteile in Form eines Hydroxyds zu, das man in die Charge in Form einer Lösung einführt, die vorzugsweise 25 % Hydroxyd enthält. Man hat festgestellt, daß man gute Resultate erhält, wenn man ziemlich konzentrierte Lösungen verwendet, obgleich

ίο man einen guten Zusammenhalt mit verdünnteren Lösungen erreichen kann.

Vorzugsweise wird die Charge, ehe man sie mit der mit saurem Gas angereicherten Atmosphäre in Berührung bringt, zu Elementen von verhältnismäßig kleinen Abmessungen geformt, wie Körner bzw. Granulate, Plättchen, Kugeln oder Briketts bzw. Preßlinge. Hierdurch erhält man eine Charge, die man sehr leicht handhaben und in den Ofen geben kann; man wählt die Form der Elemente entsprechend den Einrichtungen zur Handhabung und zum Beschicken, wie sie verwendet werden.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.

Hierzu wurde die Brikettierung an einer verglasbaren Charge durchgeführt, die in einem Glasschmelzofen für die Herstellung von Flachglas geschmolzen werden sollte. Diese Charge enthielt

^^ol°^mit ■ an ν

Jreldspat 10 kg

Natriumkarbonat ^Xl⁵ _n}^g

Natriumhydroxyd 60 kg

Das Natriumhydroxyd wurde der Charge zugegeben, nachdem es in 120 Litern Wasser aufgelöst worden war. Man stellte dann eine Mischung der Materialien her, die man zu Plättchen in einer geeigneten Presse geformt hat. Die so gebildeten Elemente haben eine Dicke von 3 bis 5 mm und Abmessungen zwisehen 5 und 10 cm. Die Plättchen sind dann in einen geschlossenen Behälter geschüttet worden, durch den man einen Strom von reinem Kohlendioxyd strömen ließ; die Dauer der Berührung war ungefähr 2 Minuten.

Man entnahm dann einige Proben aus der Charge, die mit dem Kohlendioxyd in Berührung gebracht worden war, und unterwarf die Proben einem Test auf Widerstandsfähigkeit. Hierzu wurden die Plättchen auf ein Normalsieb DIN 12 gebracht, das man vibrieren ließ; man maß nach verschiedenen Zeitabschnitten den Bruchteil der Probe, der zerspalten war und der durch das Sieb gefallen war.

Im Mittel war der Bruchteil, der durch das Sieb gefallen war, auf 2,1% angewachsen nach 5 Minuten Siebung, auf 2,4% nach 10 Minuten und auf 2,6% nach 15 Minuten. Als Beispiel wurde damit verglichen eine verglasbare Charge, die durch dieselbe Presse geformt worden war und von der die hergestellten Plättchen demselben Test unterworfen gewesen waren. Der Bruchteil, der nach 5, 10 und 15 Minuten durch das Sieb gefallen war, war 77,6%, 89% bzw. 92%.

Es wurde auch eine verglasbare Charge der folgenden Zusammensetzung vorbereitet:

Sand 735 kg

Dolomit 190 kg

Kalk 40 kg 10 Minuten in Berührung ließ. Sie wurden dann dem

Feldspat 10 kg Test auf mechanische Widerstandsfähigkeit unterwor-

Natriumkarbonat 125 kg fen. Der Bruchteil, der durch das Sieb gefallen war

Natriumhydroxyd 100 kg nach 5, 10 und 15 Minuten betrug 2, 2,5 bzw. 2,8%.

5 Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine kör-

Das Natriumhydroxyd ist der Charge zugegeben nige Komposition zu erhalten, von der alle Elemente,

worden, nachdem es in 100 Litern Wasser aufgelöst einzeln genommen, in vollkommen gleichmäßiger

worden ist; die Materialien wurden dann gemischt Weise die Analyse des zu erzeugenden Glases wieder-

und mittels einer Presse zu Körnern gepreßt, die eine geben. Sie konnten beispielsweise mit Lastförder-

Abmessung von einigen Millimetern hatten. Diese io wagen über verhältnismäßig große Entfernungen

wurden dann in einen Behälter gebracht, durch wel- transportiert werden, ohne daß man eine wägbare

chen man einen Strom von Abgasen aus einem Glas- Zerspaltung festgestellt hat.

schmelzofen strömen ließ, die folgende Zusammen- Wegen eines innigeren Kontaktes der verschiede-

setzung hatten: nen Bestandteile war das Schmelzen deutlich rascher

■tr«, ir ,_, j· j/^^ λ *5 und wirtschaftlicher als mit denselben Grundmateria-

15«/» Kohlendioxid (CO₂), lien, die nicht brikettiert waren.

2,4/o Sauerstoff (U₂), Man hat also, ohne zu der Anwendung hoher

0,5 % Anhydrid der schwefligen Saure (SO₂) _Drücke ._{fcn zu müs eine verg}l_asbare Charge

oc· ^A Ä? λ ^{SchwefeIsaure} W' verwirklicht, deren Homogenität und Zusammenhalt

Rest Stickstoff (N₂). 20 vollkommen gewährleistet wird.

Die Charge ist während 7 bis 8 Minuten mit diesen Man erkennt leicht, und die Erfahrung hat bestä-*

Abgasen in Berührung gebracht worden; sie wurde tigt, daß bei der Formung von Körnern bzw. Granu-J|

dann dem Test auf mechanische Widerstandsfähig- laten die diese zusammensetzenden Elemente ein-%1

keit unterworfen, und man hat festgestellt, daß der ander angenähert sind und daß sie wegen der AnBruchteil, der durch das Sieb gefallen war, 1,4 %, 25 Wesenheit der Alkalilösung in innigeren Kontakt ge-

1,8% und 2,2% nach .5, 10 bzw. 15 Minuten Sie- bracht sind und daß die Hohlräume zwischen den

bung betrug. Körnern stark verringert sind, so daß sich daraus ein

Es wurde auch eine verglasbare Charge vorberei- doppelter Vorteil ergibt:
tet, die für die Herstellung von Bleikristall bestimmt

war und folgende Zusammensetzung hatte: 30 — Bessere Reaktion der Bestandteile untereinander

, zur Bildung der Preßstücke, die homogener,

τ»"· "Ä" " " Al 1 kompakter und widerstandsfähiger sind;

λ η,³?' ,_ 478 kg _ _{bessere und rasc}here Schmelzreaktionen bei der

Alkahkarbonat 255 kg Einführung der Materialien in den Ofen.

Kahumhydroxyd 60 kg

Das Kaliumhydroxyd ist der verglasbaren Charge Schließlich sei darauf hingewiesen, daß die den zugefügt worden, nachdem es in 120 Litern Wasser Körnern verliehene Widerstandsfähigkeit im Gegenaufgelöst worden war. Mat hat die Materialien ge- satz zu den bekannten Verfahren bis zum Augenmischt und anschließend zu Elementen von verhält- blick der Einführung in den Ofen bestehen bleibt, nismäßig kleinen Abmessungen verpreßt. Sie sind da- 40 welches auch immer die physikalischen oder cheminach einem Gasstrom ausgesetzt worden, der CO., sehen Behandlungen und Handhabungen sein mögen, enthielt und mit dem man sie während ungefähr denen die Komposition unterworfen wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Aufbereitung und Agglomerierung einer verglasbaren Charge, die in einem Ofen geschmolzen werden soll, wobei die alkalischen Verbindungen dieser verglasbaren Charge wenigstens teilweise in Form eines in Lösung gebrachten Hydroxyds beigegeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß man die Charge mit einer Atmosphäre kontaktiert, die wenigstens ein saures Gas enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als saures Gas Kohlendioxyd verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als saures Gas ein Anhydrid des Schwefels verwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als saures Gas eine Mischung von Kohlendioxyd und wenigstens einem Anhydrid des Schwefels verwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Atmosphäre verwendet, welche wenigstens 2 bis 3 °/o saures Gas enthält. -

O.Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Atmosphäre, die wenigstens ein saures Gas enthält, Verbrennungsgase, insbesondere Abgase eines Ofens, verwendet.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mari zur Charge wenigstens 2O°/o der alkalischen Bestandteile in Form eines Hydroxyds zugibt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Alkalimetallhydroxyd in Form einer Lösung zugibt, die wenigstens 25% Hydroxyd enthält.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Charge, ehe man sie mit der mit saurem Gas angereicherten Atmosphäre in Berührung bringt, in Form von Granulaten oder Preßlingen mit verhältnismäßig kleinen Abmessungen überführt.