DE1519752A1

DE1519752A1 - Verfahren und Einrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von geschmolzenen Silikaten,Schmelzofenprodukten

Info

Publication number: DE1519752A1
Application number: DE19641519752
Authority: DE
Inventors: Worner Howard Knox
Original assignee: Farnsfield Ltd
Current assignee: Farnsfield Ltd
Priority date: 1963-02-21
Filing date: 1964-02-20
Publication date: 1970-02-26
Also published as: FR1429265A; BE644174A; SE304581B; GB1003026A; BE646429A; DE1458306A1; FI43791C; LU45859A1; FI43791B; BE652436A; DE1458306B2; US3326672A; US3288451A; YU31189B; MY7000089A; US3463472A; FR1405775A; NL6403867A; FR1387509A; GB1064826A

Description

Dipl.-Ing. Augsburg, den 27. Mai I969

Rudolf Busselmeier Neufassung: 4 _{c A Λη}

Patentanwalt 1519752 Augsburg3 · Rehlingenslraßeβ Prioritäten:

1· Australien vom 2I.2.I963

: Manchen fit. 7453»

3189/01 Gr/Sch 2. Australien vom 11.4.1963

Nr. 29 505/63

PATENTANMELD UN G

Farnsfield Limited, 50 Frederick Street, Nassau, Bahama, Großbritannien

Verfahren und Einrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von geschmolzenen Silikaten, Schmelzofenprodukten.

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf die kontinuierliche Produktion von Schmelzofen-Produkten, wie beispielsweise von geschmolzenen Silikaten, einschließlich Schlacke und Glas aus geeigneten zerkleinerten oder kleinförmigen Rohstoffen.

Die Erfindung bezieht sich auf die Produktion geschmolzener Silikate, z.B. in der Form von Schlacke für die Herstellung von Schlackenwolle, "Schaumglas", granulierter Schlacke, Schlackenziegel und dergleichen, oder in der Form von Glas für die Herstellung von Glaswolle, Glasflaschen, Glassteinen und dergleichen mehr.

Eine Aufgabe gemäß der Erfindung ist es, die kontinuierliche Herstellung von geschmolzenen Silikaten aus billigen kleinförmigen Materialien, wie beispielsweise Kieselerde-

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Neue Unterlagen (Art. 7 § 1 Abs. 2 Nr. 1 satz 3 d·« Xnderunoao··. v. 4.9.1

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sand, Kalksand oder Kalkstaub, Kalkpulvern und dergleichen, Tonen, Sodaasche und solchen anderen zerkleinerten oder auch von vornherein kleinförmigen Materialien möglich zu machen, wie sie billig und leicht erhältlich sind und wie sie geeignet sind für die Zusammensetzung der Schlacke oder des Glases, das gewünscht wird und produziert werden soll.

Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, das Schmelzen der Ingredienzien in einem einfachen und billig konstruierten Ofen zu erreichen,und zwar mit hohem Wärmewirkungsgrad und ohne die Anwendung kostspieliger Regeneratoren.

Eine weitere Aufgäbe-gemäß der Erfindung ist es, die Herstellung eines leicht kontrollierbaren Stroms von Schlacke oder Glas bei einer konstanten Temperatur möglich zu machen, geeignet für die Speisung einer Einrichtung, die zum Herstellen von Fasern, "Schaumglas", Glaswolle, Glasfasern etc. dient.

Die Erfindung benutzt in ihren verschiedenen Ausführungsformen einen Ofen, in welchem drei Zonen vorgesehen sind, welche indessen nicht notwendigerweise durch trennende Wände oder Prallplatten oder dergleichen deutlich getrennt sein müssen. Diese Zonen können wie folgt beschrieben werden:

(i) eine Speisezone, in welcher das Bad turbulent oder stark gerührt gehalten wird durch die Düsen-Eins tr ömungs wirkung und durch Reaktionen zwischen einem sauerstoffenthaltenden Gas und einem kohlenstoffenthaltenden Brennstoff.

■ ' (ii) eine "halbruhige" Zone, injweIcher weitere Wärme erzeugt wird durch das Verbrennen jedes Brennstoffes oder brennbaren Gases, der bzw. das die turbulente Speisezone verläßt.

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(iii) eine völlig ruhige Zone, aus der das geschmolzene Silikat abgestochen wird.

Bei einer allgemeinen Ausführungsform der Erfindung besteht das Verfahren für die Erzeugung geschmolzener Materialien aus kleinförmigem oder zerkleinertem Rohmaterial darin, daß es folgende Schritte umfaßt: Vorbereiten oder Erzeugen eines vorgeschmolzenen Stromes aus einer Mischung von solchen Rohmaterialien oder (ggfs. anteilsweise) aus dem Produkt eines vorgängigen Schmälzens in einem Ofen, dann Zuführen einer Mischung solcher Materialien mit kohlenstoffhaltigem Brennstoff in den oder zu dem Strom auf einer begrenzten Länge oder Zone des Ofens, alsdann Einführen eines sauerstoffenthaltenden Gases in den Ofen in enger Verbindung oder Vereinigung mit der zweiten Mischung, alsdann Erzeugen eines im wesentlichen nur in einer Richtung fließenden Stromes um wenigstens einen Teil des Ofens herum, und Abstechen eines Teiles dieses Stromes in kontinuierlicher Veise aus einer Ruhezone.

Bei einer anderen generellen Ausführungsform der Erfindung besteht das Verfahren für die Herstellung geschmolzener Materialien aus zerkleinerten oder ähnlichen Rohmaterialien darin, daß folgende Schritte umlnßt werden: Vorbereiten oder Herstellen eines vorgeschmolzenen Stromes aus einer Mischung von solchen Rohmaterialien und/oder aus dem Produkt einer vorpnnjriRcn Schmelzung in einem ringförmigen Ofen (Ringofen); Zuführen einer Mischung von solchen Materialien mit kohlenstoffhaltigem Brennstoff in den oder zu dem Strom auf einer begrenzten Länge oder in einer festen Zone des Ringes; Einführen eines sauerstoffenthaltenden Gases in den Ofen in enger Verbindung mit der zweiten Mischung; Erzeugen rund um den Ofen einen im wesentlichen in einer Richtung laufenden Fluß des Stromes; Abzapfen (Abstechen) eines Teiles des Stromes in kontinuierlicher Weise aus einer Ruhezone; und Schaffen der Möglichlceit, daß der Restteil des Stromes in die Speisezone rückgeführt wird.

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■» ι «■»

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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Einrichtung für das Durchführen des erstgenannten Verfahrens, und diese Ausführungsform umfaßt einen Ofen, der einen ungefähr kreisförmigen Teil und eine verlängerte Ausbuchtung oder dergleichen des kreisförmigen Teils besitzt, ferner Mittel'für das Zuspeisen ausgewählter Rohmaterialien mit kohlenstoffhaltigem Brennstoff in den kreisförmigen Teil und in einen oder zu einem vorgeschmolzenen Strom einer Mischung von solchen Rohmaterialien und/oder des Produktes einer vorgängigen Schmelzung, und Mittel für das Aufrechterhalten um den kreisförmigen Teil herum einer im wesentlichen in einer Richtung laufenden Strömung des Stromes, Mittel für das Einführen eines sauerstoffenthaltenden Gases in den Ofen in Verbindung oder Vereinigung mit der Zuspeisung, Mittel zum Abzapfen (Abstechen) in kontinuierlicher Weise eines Teiles des Stromes aus der Verlängerung oder Ausbuchtung nahe bei deren von dem ringförmigen Teil entfernten Ende, und Mittel für die Ableitung der Ofengase in (der) Nähe der Region, aus welcher der Strom abgezapft oder abgestochen wird.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Durchführung des zweitgenannten Verfahrens, und sie umfaßt einen Ringofen, Mittel für das Einspeisen oder Zuführen ausgewählter Materialien mit kohlestoffhaltigem Brennstoff und eines sauerstoffenthaltenden Gases in oder zu einen vorgeschmolzenen Strom solcher Materialien und/oder des Produktes einer vorgängigen Schmelze in dem Ofen, Mittel für das Aufrechterhalten einer in eine Richtung laufenden Strömung des Stromes rund um den Ofen, Mittel für das weitgehende Verhindern einer Rückströmung von Gasen in den Ofen oberhalb des Stromes, Mittel für das kontinuierliche Abstechen eines Teils des Stromes aus dem Ofen, Mittel zum Zurückführen des Stromrestes in die Speisezone, und Mittel für das Abführen der Ofengase nahe dem Punkt der Entlade-Region (des Abstechbereiches) eines Teils des Stromes. .

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Gemäß einer anderen allgemeinen Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zum Produzieren geschmolzener Materialien aus zerkleinerten oder kleinförmigen Rohmaterialien vorgesehen, umfassend die Schritte: Vorbereiten eines vorgeschmolzenen Stromes aus einer Mischung solcher Rohmaterialien und/oder des Produktes einer vorgängigen Schmelze in einem Ofen, Zuführen in oder zu dem Strom auf einer begrenzten Länge oder Zone des Ofens eine Mischung solcher Materialien mit kohlestoffhaltigem Brennstoff, Einführen eines sauerstoffenthaltenden Gases in den Ofen in enger Verbindung mit der zweiten Mischung und auch an anderen geeigneten Lagen oder Stellen, so, daß ermöglicht wird, daß jeglicher Brennstoff oder jegliche verbrennbaren Gase, die injder Speisezone unverbrannt geblieben sind oder bleiben, verbrennen, Aufrechterhalten um mindestens einen Teil des Ofens herum (bzw. im Ofen herum) eine im wesentlichen in einer Richtung fließenden Strömung des Stromes, und Abzapfen (Abstechen) eines Teils des Stromes in kontinuierlicher Weise aus einer Ruhezone.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren für das Herstellen geschmolzener Materialien aus zerkleinerten oder dgl. Rohstoffen, umfassend die Schritte: Zubereiten eines vorgeschmolzenen Stromes aus einer Mischung solcher Rohmaterialien oder dem Produkt bzw. des Produktes einer vorgängigen "Schmelze" in einem Ringofen, Zuspeisen oder Zuführen in oder zu dem Strom auf einer begrenzten Länge oder Zone des Rings, Zulieferungen einer Mischung solcher Materialien mit kohlestoffhaltigem Brennstoff, Einführen eines sauerstoffenthaltenden Gases in den Ofen in enger Vereinigung mit der zweiten Mischung, Einführung weiteren sauerstoffhaltigen Gases in einer anderen Zone hinter der Zuführ- oder Speisezone, so daß gesichert wird, daß eine im wesentlichen vollständige Verbrennung jeglichen Brennstoffes oder jeglicher verbrennbarer Gase stattfindet, welche in der Speisezone unverbrannt geblieben sind, Aufrechterhalten rundherum um bzw. in dem Ofen einer im wesentlichen in eine Richtung laufenden Strömung des Stromes, Abzapfen oder Abstechen eines Teiles des Stromes in kontinuier-

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licher Weise aus einer Ruhezone, und Bewirken, daß der überbleibende Teil des Stromes in die Speisezone rückgeführt wird oder rückströmt.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist eine Ausrüstung oder Vorrichtung für das Durchführen des drittgenannten Verfahrens, und sie umfaßt: einen Ofen, der einen im wesentlichen ring- oder kreisförmigen Teil und einen verlängerten Bereich (Ausbauchung) dieses Teiles hat, Mittel für das Zuführen ausgewählter Rohstoffe mit kohlenstoffhaltigem Brennstoff in den ringförmigen Teil und in oder zu einem vorgeschmolzenen Strom einer Mischung von solchen Materialien und/oder des Produktes einer vorgängigen Schmelze, und Mittel für das Aufrechterhalten einer im wesentlichen in einer Richtung laufenden Strömung des Stromes und um den kreisförmigen Teil herum, Mittel für das Einführen eines sauerstoffenthaltenden Gases in den Ofen, sowohl in Vereinigung mit dem zugespeisten Stoff, als auch getrennt davon, Mittel für das kontinuierliche Abzapfen oder Abstechen eines Teiles des Stromes aus der genannten Verlängerung (Ausbauchung) nahe deren Ende entfernt von dem kreisförmigen Teil, und Mittel für das Abführen von Ofengasen nahe bei dem Bereiche, von welchem oder aus welchem der Strom abgestochen oder abgezapft wird.

Wiederum eine andere Ausführungsform der Erfindung betrifft die Einrichtung für die Durchführung des vierten Verfahrens, und sie umfaßt: einen ringförmigen Ofen, Mittel für das Zuspeisen von ausgewählten Materialien mit kohlestoffhaltigem Brennstoff und eines sauerstoffenthaltende'i Gases in oder zu einem vorgeschmolzenen Strom von solchen Materialien und/oder des Produktes einer vorgängigen Schmelze in dem Ofen, Mittel für das Aufrechterhalten einer in einer Richtung laufenden Strömung des Stromes rund um den Ofen herum, Mittel, die dazu dienen, ein massiertes Rückströmen von Gasen in dem bzw. den Ofen über denn Strom im wesentlichen zu verhindern, Mittel für das Abstechen oder

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kontinuierliche Abführen eines Teiles des Stromes aus dem Ofen, und Erzeugen (Zulassen) des Effektes, daß der Rest des Stromes in die Speisezone zurückgeführt wird, und Mittel für das Abführen oder Entladen von Ofongnsen nahe dem Punkt des Abstechens eines Teiles des Stromes.

In der Beschreibung ist als zerkleinertes Material solches angenommen, das ims derartigen Feststoffen besteht, deren individuelle Partikel klein genug dafür sind, daß sie in Rohrleitungen oder Röhren in pneumatischer Weise hantiert oder durch die Schwerkraft bewegt werden können. In den meisten Fällen werden diese Partikel eine maximale Größe von einem Zentimeter halten.

Der Begriff "Ringofen" bedeutet einen solchen, der einen oder mehrere kontinuierliche Strömungskreise besitzt, mit einem oder mehreren Auslassen und/oder Einlassen. Er wird beispielsweise dargestellt in den beigegebenen Zeichnungen in den Fig. 1 bis ή, aber der Begriff ist nicht auf solche Formen beschränkt.

Die Erfindung macht Gebrauch von modernen Techniken für das Verteilen und Injizieren von Staub oder Pulver, zusammen mit Luft oder mit sauerstoffangereicherter Luft.

Der verwendete Brennstoff mag flüssig oder gasförmig sein, beispielsweise Ul, Erdgas oder Gas, das aus Kohle hergestellt ist (.z.B. Stadtgas oder dergleichen) , aber dort wo Kohle erhältlich ist, die einen geringen Aschengehalt hat oder deren mineralische Substanz sich für die Zusamraen-Setzung der Schlacke oder des Glases eignet, die hergestellt werden sollen, kann diese Kohle ebenfalls mit Vorteil verwandt werden, und zwar in zerkleinerter Form, wie beispielsweise nach Zerkleinerung im Pochwerk, Hammerwerk usw. Billige Feinteile, die beim Trocknen und Brikettieren von Braunkohle anfallen, mögen einen geeigneten Brennstoff dar.t.ll.n. ._;■;_ BADORIÖNAL

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Die gekörnten oder zerkleinerten Materialien können in einfacher und billiger Weise hantiert werden, das heißt beispielsweise transportiert werden etwa auf Bändern oder in pneumatischer Art in Röhren oder auch durch Schwerkraft, und sie können in den Öfen durch Kanäle oder "Lanzen¹¹ (Injektionsröhrchen) injiziert, das heißt eingeblasen oder eingedrückt werden, wobei diese Kanäle und dergleichen flüssigkeitsgekühlt sein können oder nicht.

Der Ausdruck "Lanze", der durchgängig in dieser Beschreibung benutzt wird, soll vornehmlich bedeuten eine . Röhre, die eine oder mehrere Auslaßöffnungen besitzt, durch welche der gasförmige oder flüssige Brennstoff, Sauerstoff, Luft oder sauerstoffangereicherte Luft in den Ofen injiziert wird,

Für das Speisen der Schmelzzone sind mehrröhrige Lanzen zweckmäßig oder passend, wobei eine oder mehrere Röhren, die nicht-kohlestoffhnltigen zerkleinerten Materialien transportieren, welch letztere in einem sauerstoffhaltigen Gas eingebettet oder suspendiert sind, und wobei eine oder mehrere Röhren den Brennstoff mit oder ohne Luft oder Stickstoffoder mit zurückgeführten Ofengasen tragen.

Es ist vorteilhaft, die zerkleinerten oder kleinförmigen Reaktionsteilnehmer zu trocknen und vorzuheizen. Einige oder ein Teil der bei der Schmelz-Operation anfallenden Gase mögen für diesen Zweck benutzt werden. Auch das sauerstoffhaltige Gas kann vorgeheizt werden, und zwar z.B. durch Wärmeaustausch mit den austretenden Gasen.

Der Ofen, in welchem die Schmelz-Operation und die Raffinierungs-Operation ausgeführt werden, kann mit einer geeigneten Feuerfest-Besetzung versehen sein, die sich mit den zugespeisten Materialien und mit den Endprodukten verträgt bzw. diesen angepaßt ist. Erstklassige, dichte tonerdereiche Steine oder Zirkon-Ziegel bzw. -Steine oder gestampfte, eventuell gepreßte Tonerde- oder Zirkon- oder Kohle-Steine befinden sich unter denjenigen Feuerfest-Materia-

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lien, die als Auskleidung verwandt werden können«

Alternativ können die Seitenwände des Ofens, ganz oder teilweise, aus Wassermänteln erstellt sein, beispielsweise also mit Wasser-Kühlung, Wasserkühlungs-Ummantelung oder dergleichen«

Die Erfindung unterscheidet sich von anderen Herstellungsverfahrenfür Schlacke oder Glas insofern, als die zerkleinerten Komponenten, einschließlich jeglichen Fest-Brennstoffes, bevorzugt zu oder in einen langsam und kontinuierlich fließenden Strom eingespritzt bzw. -geblasen, also zu- bzw. eingeführt werden, oder zu bzw. in einen Teil der schon geschmolzenen Schlacke oder des schon geschmolzenen Glases, welcher wieder in die Schmelz zone des Ofens zurückgeführt worden ist.

Beim Einbringen des zerkleinerten Materials oder der zerkleinerten Materialien zu oder in den flüssigen Silikat-Strom wird die Staubbildung minimal gehalten, ebenso die Abnutzung oder das Abreiben der Wände und der Decke des Ofens. Die Partikel aus Sand, Ton, Sodaasche oder anderen Komponenten werden schnell benetzt vom heißen,flüssigen Silikatstrom, und sie werden in diesen hineinabsorbiert.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt, und es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 den Grundriß einer Ofenform,

Fig. 2 den Grundriß eines modifizierten Ofens,

Fig. 3 einen Schnitt gemäß 3-3 der Figur 2,

Fig. k einen Grundriß einer weiteren Ausführungsform des Ofens, und

Fig. 5 einen Grundriß eines weiteren Beispiels

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eines Ofens.

Dei der Auafiihrungsform hat der Ofen die Gestalt eines Ring- oder Kreis-Trogs, so wie schematisch in Fig. 1 gezeigt ist. Es ist Vorkehrung getroffen für das Zuführen oder" Einspritzen bzw. Einblasen der Weinförmigen oder zerkleinerten Ingredienzien in einen Abschnitt des Ofens. Ein Abstichloch ist vorgesehen zum Entfernen des geschmolzenen Silikats, und zwar in einem anderen Bereich« und für die heißen Gase ist in der Nähe des genannten Abstichs, ein Auslaß vorgesehen.

Die zerkleinerten Komponenten, vorzugsweise beheizt und vorgemischt mit kohlenstoffhaltigem Brennstoff, werden pneumatisch durch Kanäle oder Lanzen an Stellen, wie beispielsweise ¹1,5 und 6 eingebracht (eingespritzt, eingeblasen) , und zwar auf die Oberfläche oder gerade (kurz) unterhalb der Oberfläche desjenigen Bereiches oder Teiles des langsam fließenden Silikatstromes, welcher unter einer Barriere 7 aus Feuerfest-Material in die Schmelzzone des Ofens zurückfließen kann.

Die genannte Barriere erstreckt sich nach oben zur Ofendecke und nach unten bis nahe über dem Flüssigkeitsspiegel im Ofen.

In der Schmelzzone reagiert, sobald die gasförmigen Komponenten, die von der Lanze kommen, auf die flüssigen Silikate stoßen bzw. diese bestreichen, die Brennstoff-Komponente in starker Weise mit dem Sauerstoff der Luft oder der mit Sauerstoff angereicherten Luft, wobei sie schnell die Temperatur der zerkleinerten Materialien bis zu dem Punkt erhöht, wo sie brennen oder schnell und leicht absorbiert werden, nämlich in das geschmolzene Sxlikatbad hinein.

Daa Silikatbad und die heißen Gase strömen zusammen

BAD

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in dem Kingkanal, wobei die Hitze oder Wärme, die von der Ofendecke rückgestrahlt oder zurückgeworfen wird, auch durch direkten Kontakt zwischen den Gasen und dem geschmolzenen Bad übertragen wird.

Üblicherweise wird in der turbulenten Speisezone nicht der gesamte Brennstoff vollständig verbrannt, und in manchen Fällen wird manches unverbrannte Kohlendioxyd beinahe mit Sicherheit in den Gasen vorhanden sein, welche die Speisezone verlassen. Diese verbrennbaren Materialien werden BBBKBBBES in den übrigen Zonen verbrannt, und zwar durch Einbringen oder Einblasen von sauerstoffhaltigem Gas durch Kanäle oder Düsen oder dergleichen, und zwar etwa bei den Orten 10 oder 11. Es ist erwünscht, daß sauerstoffhaltiges Gaa in den Ofen geblasen wird, und zwar z.U. in Düsenstrahlen, welche in den Gasen Turbulenz verursachen. Dies trägt erheblich zu der Verbrennung der Kohlentnonoxyd-Anteile des oder der Heißgase bei.

Die nun völlig verbrannten Gase fließen oder strömen dann gemeinsam mit der geschmolzenen Schlacke oder dem geschmolzenen Glas zu dem Gasauslaß 9t welcher in der Nähe des Abstichloches 8 angeordnet ist.

Die geschmolzene Schlacke oder das geschmolzene Glas wird kontinuierlich abgezapft oder abgestochen, und zwar durch ein oder mehrere Abzapflöcher oder Abstichbohrungen, die sich an irgendeiner geeigneten Stelle, wie beispielsweise bei 8 befinden, während die Heißgase durch einen Auslaß 9 entweichen, wobei dieser Auslaß 9 in der Decke oder den Seitenwänden des Ofens oder sonstwie angeordnet ist, jedoch so nahe wie möglich zu dem vorhandenen Abstichloch oder den Abstichlöchern. Durch diese Anordnung kann die Wärme am besten aus den .heißen Gasen in den'langsam fließenden Strom geschmolzenen Silikats übergehen.

.Wenn gewünscht, kann:eine Schlamm-Sperre angeordnet sein, etwa an der Aufstromseite des Auslaß-Abstichloches.

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Diese verhindert, daß schwimmende Schlammstoffe u.a. Unreinheiten mit der flüssigen Schlacke oder dem flüssigen Glas zusammen ausfließen. Die genannte Schlamm-Sperre mag dann nicht notwendig sein, wenn ein unteres oder eingetauchtes Abstichloch angewandt wird.

Es wird in Erinnerung gebracht, daß ein Teil des Silikat-Stromes in die Schmelzzone unter der Gasbarriere zurückfließt. Der Anteil von rückgeführtem Material ist nicht kritisch, also nicht entscheidend, und er kann eingestellt oder einjustiert werden etwa durch eine Änderung der abgeführten Silikat-Schmelze zu den zugeführten Ingredienzien.

Beim Starten des Ofens werden nur Brennstoff und Luft oder sauerstoff angereicherte Luft eingeführt oder eingespritzt, und zwar durch die Brennstoff-Brenner, oder -Kanäle, oder -Lanzen 4,5»6. Das Heizen oder Aufheizen desjenigen Teils dos Ofens, der von den Haupt-Einlaß-Kanälen oder Lanzen entfernt liegt, wird erreicht durch Wärme-Strahlung und durch Konvektion der Heißgase, wobei diese rund um den bzw. in dem ringförmigen Bereich in Richtung zum Auslaß 9 strömen. Es ist üblicherweise erwünscht, daß in der Anheiz-Periode zusätzliche Brennstoff-Brenner zur Verfugung stehen, und zwar etwa an solchen Stellen wie bei 10 und 11. Sobald die Feuerfest-Auskleidung bzw. das Ofenfutter eine Temperatur erreicht hat, die sich dem Schmelzpunkt der Schlacke oder des Glases nähert, wird etwas Schlacke oder Glas, wie es der Fall sein mag, aus einer vorgängigen Ofenj eriode in Klumpenform durch nicht dargestellte Seitentüren zugeführt, oder sie wird in zerkleinerter Form mit ein wenig iixtrabrenns tof f durch die Kanäle oder Lanzen k,5,(> eingespritzt bzw. eingeblasen. Die Schlacke oder das Glas schmilzt fortlaufend und baut sich im Ofen bis zu solcher Höhe au'f, daß der Spiegel um ein geringes höher ist als derjenige des unteren Endes des Abstichloches. In diesem Stadium wird der Abstichpfropfen entfernt, und die Schlacke oder das Glas kann nun ausfließen,

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um zum nächsten Arbeitsgang zu gehen. In der Zwischenzeit wird sich die Einführung oder Einspritzung bzw. Einblasweg der zerkleinerten Chargen-Komponenten stabilisiert haben, und zwar auf einer für die gewünschte Produktionsrate geeigneten spezifischen Einspeismenge,

Damit sichergestellt ist, daß der Strom des geschmolzenen Silikats in der geeigneten Richtung (beispielsweise entgegen dem Uhrzeigersinn, gemäß Beispiel der Zeichnung z.B. Fig. l) aufrechterhalten wird, ist bzw. sind einer oder mehrere der Speisekanäle oder Lanzen schräg gestellt, und zwar in einem so geeigneten bzw. bemessenen Winkel, daß sich eine Vorwärtsbewegung der unter diesem Strahl liegenden Flüssigkeit ergibt.

Die allgemeine Gestalt des in Fig. 1 gezeigten Ofens ist für die gestellte Aufgabe gut geeignet, vorausgesetzt, daß geeignete Steinformen erhältlich sind und daß Mittel vorgesehen sind für die Lagerung oder Stützung oder Aufhängung der gekrümmten Decke, Der Ofen kann indessen auch andere generelle Gestalt haben, entsprechend den Typen und Gestalten der erhältlichen Steine, und entsprechend der gewünschtenoder bevorzugten Deckenkonstruktion. Also mag die Außenlinie oder Kontur oval, D-förmig, rechteckig oder quadratisch sein, solange der Ofen als Trog oder Wanne, in jenem Falle so konstruiert ist, daß er einem Teil des geschmolzenen Silikatstromes das Rückströmen in den Strömungskreis erlaubt.

So ist als BeispdeL in Fig. 2 schematisch (injden Umrissen) eine Rechteckform (des Ofens) gemäß der Erfindung gezeigt. Die verwendeten Bezugszeichen entsprechen den in Fig. 1 benutzten.

Aus Fig. 3 kann man sehen, daß bei dies.er Ausführungsform der Erfindung ein erheblich größerer Gnsraum oberhalb der Flüssigkeit auf der linken Seite der Innenwand 12 besteht als auf der rechten oder Speisezonenseite. Dies hat

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den Effekt, den Gasstrom zu verlangsamen, wenn die Gase die Speisezone verlassen haben; dies wiederum hat die folgenden günstigen Effekte:

(i) es erlaubt, daß mitgeführte zerkleinerte Feststoffe oder geschmolzene Tröpfchen in das Bad fallen,

(ii) es wird er Jachtert, daß unverbrannte Kohlenmonoxyde verbrannt werden, welche rundum in der Speisezone mitgeführt worden sind.

Wie schon zuvor erwähnt wurde, wird jegliches sauerstoff enthaltendes Gas, das bei Stellen wie etwa 10 und zugeführt oder eingeführt wurde, in geeigneter Weise durch Strahlen oder in Form von Strahlen (Düsen) eingeblasen, welche eine turbulente Bewegung auf die Gase übertragen oder dort erzeugen, und dies trägt stark zur Verbrennung der genannten Kohlenmonoxyde bei.

In Figur 4 ist schematisch eine andere Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Diese hat einen Ofen oder Herd, der zwei "Zonen" in sich schließt, in welchen die zerkleinerten Materialien eingebracht (eingeblasen, eingespritzt) werden können. Dieses Einstoßen oder Einbringen (Injizieren) mag stattfinden durch Kanäle, Röhren, Mundstücke oder Lanzen 'la, 5^, 6a, und zwar entweder gleichzeitig mit oder alternierend mit den Kanälen oder den Lanzen ^b, 5b, 6b. Bei abwechselnder Speisung ist es möglich, eine Zone abzuschalten und dort Reparaturen vorzunehmen, während die andere Speisezone noch in Betrieb ist bzv/. in Betrieb bleibt *

Wenn z*B. zum Aneme -ern oder dgl. es erw'insclrt is f. abzuschalten und eine du-.r 5pe.isezonen „ι,- iicl.e· cii. .'iö.i:--·: π in geeigneter t t'ise uis; ?auerf es fc-Dari !.ersn ;.' ce.ietikt w-.-rdart, γ_·.Β. C.ircti entfernbr.:.. 2 Teil*» der öe.-k*; dcü ΙίΓεη& ei

00980 3/043 9 BAD OfiiQINAL

~ 15 -

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den Orten 13a und lka oder 13b und l4b.

In der Anordnung der Fig. 5 gibt es keinen Ringstrom. Die Schmelzzone I5 ist mehr oder weniger ringförmig im Grundriß, aber mit einer Verlängerung oder Ausbauchung in Richtung der"Haffinier-Zone (Reinigungszone) l6. Wenn gewünscht, kann eine "Initiator'-Flüssigkeit in den Ofen eingespeist werden, und zwar an irgendeinem passenden in den Wänden oder in der Decke befindlichen Einlaß. Einige oder alle der Hauptspeise-Kanäle oder Lanzen, welche die kleinförmigen Reaktanten zuführen oder zutransportieren, sind so wie bei 4,5 und 6 gezeigt angeordnet, nämlich so, daß sie eine angenähert tftngentiale Bewegung auf die Badflüssigkeit oder üadflüssigkeiten ausüben (und dadurch diesen eine mindestens teilweise rotierende Bewegung verleihen). Auf diese Weise wird eine mehr oder weniger zirkulierende (ringförmige) Strömung induziert, so wie sie produziert wird in den ringförmigen Öfen der Fig. 1 bis 4.

9 ist der Heißgns-Auslaß.

Ue i allen Ausführungsformen der Erfindung können die mechanischen Teile für das Zuführen bzw. Injizieren der zerkleinerten oder kleinförmigen Rohstoffe oder Stoffe in irgendeiner bekannten Weise erfolgen, wie sie z.B. in den stahl- oder glasfnbrizierenden Industrien üblich ist. In gleicher Weise können Brennstoff -Brenner, die fiir das Vorheizen des Ofens und für dns Heißhalten der Abstichloch-Regionen verwendet werden, nach der einen oder der anderen Konstruktion der diverm bekannten Brennerkonstruktionen gebaut sein, wie sie üblicherweise in der Stahlindustrie in der Nichteisonmetall-Industrie oder in der Ginsindustrie in Gebrauch stehen.

Es ist asu verstehen, daß, wahrend in Fig. 1 und 2 drei Kanäle- oder Lanzen-Stellungen oder -Orte gezeigt sind, und während in Fig. 4 sechs Kanäle- oder Lanzenorte gezeigt sind, die Anzahl der Einbringungs- oder Injektions-Stellen und die Größe und die Art der Injektoren variiert

009809/04» y

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werden kann, um der Größe oder dem Typ des Ofens und der Menge der gewünschten Produktion zu entsprechen. Ferner können die Kanäle für die Lanzen entweder in der oder durch die Decke oder in den oder durch die Außenwände geführt sein, je nach Bedarf, um den jeweiligen Konstruktionen von Ofen und Lanze zu entsprechen, und um der Menge und der Art der kleinförmigen Materialien, die einzubringen oder zu injizieren sind, zu entsprechen.

Die merkliche Hitze in den Austrittsgasen bei jeder Form der Erfindung mag auch angewandt werden oder nutzbar gemacht werden für eine Anzahl von Zwecken, wie etwa zum Trocknen und Vorheizen der zerkleinerten Speise- oder Chargen-Rohstoffe, exnschlxeßlxch Kohle, wenn solche verwandt wird, für das Vorheizen der Luft oder der sauerstoffangereicherten Luft, und für die Erzeugung von Dampf für dessen Verwendung in anderen Sektionen oder Teilen der Anlage (Fabrikanlage) oder für die Energie-Erzeugung.

Zum Zwecke des Dränierens des Ofens am Ende einer üetriebszeit kann ein Dränierstopfen an einem geeigneten Ort angeordnet sein. Es kann aber auch der ganze Ofen so konstruiert sein, daß ein leichtes Schrägstehen das Ablaufen in Richtung zum Abstichloch gestattet.

Die folgenden Beispiele illustrieren die Erfindung.

13 ρ i s ρ i e 1 1 :

Ein kleiner Ringofen von dem in Fig. 1 gezeigten Typ, ausgekleidet mit dichtem Schamotte-Stein, wurde mit Ülbrennern beheizt oder aufgeheizt und fortlaufend mit gebrochener (zerquetschter, gequetschter, zerstampfter oder ähnlich zerkleinerter) Schlacke beladen, bis ein Flüssig-Üad von etwa 10cm Höhe angesammelt war, und zwar bei einer Temperatur von ungefähr 135O⁰C. Die angenäherte oder ungefähre Analyse der Schlacke ergab:

009809/0439 -_; ; , 9AD ORIGINAL

- 17 -

3189/01 Gr/Sch

SiO,

CaO

^A12°3 MgO

Na₂O

^K2° Sonstige

38 %

35 °/o 18 %

4,5

1,5 2,0

1,0

27. Mai 1969

'In dieses Bad, und zwar in die Speisezone des Ofens, wurde eine Mischung von gleichen Teilen aus feinzerkleinerter Hochofenschlacke, die eine Zusammensetzung ähnlich wie oben angegeben, hatte, und aus fein gemahlener bituminöser Kohle eingebracht (injiziert). Sowohl die Schlacke, als auch die Kohle waren 100 % minus 32 Mesh ("mesh" heißt: Maschen pro Zoll, gemeint ist offenbar die Körnung). Die Mischung wurde in Warmluft in das Bad eingeblasen durch eine Lanze, während ein technisch reiner Sauerstoff von 99,5 % Reinheit durch eine benachbarte Lanze eingeblasen wurde. Die erzeugte Hitze aus der Reaktion zwischen der Kohle und dem Sauerstoff, die entsteht, wenn diese Materialien in die Ofenkammer eingebracht werden, vor allem dann, wenn die pulverförmige Kohle in das schäumende Bad eindringt, waren ausreichend,, um das Bad voll geschmolzen zu halten. Nach dem Eindüsen oder Einbringen bzw. nach dessen Beginn wurde für ungefähr 10 Minuten ein stabiler Zustand in dem Ofen erreicht, und zwar mit einer Strömung rundum im Ring wie gewünscht. Die Temperatur wurde zwischen 1 3OO und 1. 350 C aufrechterhalten, während Schlacke durch das Schlackenabstichloch abgezapft oder abgestochen wurde; es wurde eine Zusammensetzung erreicht, die etwa gleich der oben angeführten war·, mit Ausnahme des Umstandes, daß der Tonerde-Gehalt (AZ₀O ) ein wenig höher war, wahrscheinlich wegen des Ein-Schlusses von stark tonerdehaltiger Asche aus dem brennenden Brennstoff und von ein wenig Tonerde aus der Ofen-Auskleidung. Solche Schlacke wird als passend und geeignet für die Herstellung von Schlackenwolle angesehen.

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- iö -

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Beispiel 2:

Der Ringofen wurde mit gebrochenen (zerkleinerten) Flaschen chargiert und mit einer Oxy-Propan-Flamme aufgeheizt, bis das Glas bei ungefähr 125O°C voll (ganz) geschmolzen war. In dieses geschmolzene Glas wurde eine Mischung nach folgender Aufstellung eingebracht bzw. eingeblasen:

Feiner Silika-Sand (Kieselerde) 20 Teile feiner gebrannter Kalk 10 Teile

feines gequetschtes (gestampftes)

Sodaglas 20 Teile

trockene Braunkohle bzw. Braunkohlen-Rückstände oder -Stäube 50 Teile

Die ersten drei Komponenten wurden auf eine schwache Rotglut (etwa 550 C) vorgeheizt und durch eine hitzebeständige Stahlröhre in Heißluft eingeblasen, während der Sauerstoff und die Kohlenfeinstoffe durch eine benachbarte wassergekühlte Lanze eingeblasen wurden.

Die durch die rasche Oxydation der Braunkohlen-Feinstoffe erzeugte Hitze war ausreichend, um das Bad voll geschmolzen zu halten, und es war eine genügend große bewegende Kraft gegeben, um eine Strömung der Flüssigkeit rundherum im Ring zu verursachen.

In diesem Falle, wie im Beispiel 1, kam relativ wenig Staubbildung vor; die heißen Partikel der Speisestoffe oder zugeführten Materialien schienen durch das turbulente und auch etwas schaumige Silikatbad rasch benetzt zu werden. Etwas von der Braunkohle schwamm zwar auf der Flüssigkeit, welche die Speisezone verließ, aber diese*· KohLennteil wurde fortlaufend in der nachfolgenden Region das Ringes weggebrannt, da mehr Heißluft durch turbulente Strahlen in diese Zone eingebLasen wurde, wie im Hauptteil der Beschreibung

009803/043«

3189/01 Gr/Sch ^:<· 19 - --'27. Mai I969

schon erwähnt wurde. OlOc.

Nach einer zweistündigen Betriebsdauer wurde dem abgestochenen Glas eine Probe entnommen, und die erzielte Analyse war etwa wie folgt:

SiO₂ 65 %

CaO 10,5 ?i

Al₂O₃ 14,2* Na₂O 8,0 %

In dem abgestochenen Glas waren zwar einige Blasen vorhanden. Diese sind jedoch typisch für Operationen in kleinem Maßstab, und werden bei einer angemessenen Verweilzeit in der Raffinier- bzw. Reinigungs-Zone eines Großproduktions-Ofens vermieden bzw. eliminiert.

- Patentansprüche -

...... BAD ORIGINAL

009809/0 439 -* I-

Claims

Augsburg, don I5. Novorabor

Neufassung

Aktone.» W 36 215 IVc/12b

PatontancprUche

1· Vorfallron zum Herstellen von Schmolzen, vorzugsweise Silikatschmolzon, aus lcloinförmigom Rohmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß in eine Ringbahn oin Bad bus goschuiolzonein Ilohmntorial gebracht wird, hiorzu in οinor orstcm Zono ("Spoisozono") klcinförmi(;os Kohmatoz'if.l zusammen mit vorzugsweise kohlenstoffhaltigem Oronnutoff go&obun wild, sodann in dicoor Zono und/odor don folgenden Zonen ein sauerstoffhaltig gos Gau zu£ogübon vird, wobei dio Zufuhr dos Roluaatoriule und/oder dua Brennstoffe und/odor des don Sauorntoff enthaltenden Gnson in oder auf die Schmolco so gijfulu't wird, daß die üchmolzo im fcToaontlichen in eine Richtung etrüiut, aus einer Abzweigung dos Stromes kontinuiorlich tin Toil der Schmelze abgeführt und ontnomnon wird, und dav verbleibondo Teil dos Stromes in dio Spoicozono zum üurchlaufon eines weitoren Zyklus zuriickgofülurt vird.

2· Verfalxron nacli Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dnO die Zufuhr des Rohmaterials und/ oder doa Uronnutoffa und/oder doa don Sauerstoff enthaltenden Gas03 in odor auf dio Schmölze so gofülirt wird daß im den Zufuliretollcn dio Scluaelzo in Turbulenz vor-• otzt wird. 0 0 9 8 0 9/0439" - 2 -_ßAD ORIGINAL

^Neue Unterlagen (Art 7 * 1 At₃.
2 Nr. 1 s_au 3 des

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3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dor Zufuhr dos Rohmaterials zusammen- mit dem kohlenstoffhaltigen Brennstoff und dem sauerstoff haltigen Gas, Rohmaterial in der Bins** bahn geschmolzen wird·
4# Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k ο η η -

i zeichnet , daß vor der Zufuhr des Rohmaterials zusammen mit dom kohlenstoffhaltigen Brennstoff und dem sauerstoffhaltigen Gas« geschmolzenes Rohmaterial aus einem anderen Ofen in die Ringbahn eingebracht wird.
5» Vorfahren nach einem oder mehroren der vorher gehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr des kl einförmigen Rohmaterials, des kohlenstoffhaltigen Brennstoffs und dos sauerstoffhaltigen Brenngases in der Speisezone in enger räumlicher Nach* barschaft geschieht»
6. Vorfaliren nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprliche, dadurch gekennzeichnet, daß außer in der Spoisezono auch in einer oder mohreron stromabselegonen Zonen sauerstoffhaltiges Gas zügefülirt wird, so daft in dor ersten Zone evtl. niihl; vsr· brannter Brennstoff nachverbrennt«

009809/0439 ^BAD ORIGINAL

3l39/01/Dr.L./Sti - «&- *5· November I966

7· Vorfahron nach einem odor mehreren der vorher gehenden AuuprUcho, dadurch gekennzeichnet ₍ daß die ontstohandon Verbrennungsgaso, in Stromrichtung go« aehon, möglichst spät, vorzugsweise am Ort dor Schraolzeontnahrao, abgeführt werden, jedoch an einem Rücklauf in die Spoisczone gehindert werden·

8* Vorrichtung zur Durchführung doe Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein Ofen aus hitzebeständingem Material, vorzugsweise aus Schamottesteinen, so ausgebildet wird, daß oino darin befind liehe Schmölze oine geschlossene Bahn durchlauft, wenn an Qinor oder mehreren Stellen dor DaIm eine oino Komponente par«11oll zur Bahn besitzen— do Kraft auf sie wirkt·

9· Vorrichtung; nach An3£>ruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß der Ofon oine Abzweigung, vorzugsweise in Form einer Ausbauchungj besitzt, in welcher ruhonda, aus dor Strö*!sui:g entnos»nono Sclunelze gesammelt wird, und in der Ab&wei&ing (bsw. Ausbauchung) oine Öffnung bösitxt, aus weleho.? dia Scluaelze kontinuierlich

tO» Vorrichtung nmV- h::%K-ruoh S- ΐϊ·?.dar^i- g *t k ν ν r Si θ 1 '5 h η Q t

Tür als V-'^

009803/0430 " * "^₀

3l09/Ol/i>r.L./Sti * % ι· . .15-, Novaabor

11· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g ο k c η η ζ e ic h η e t , daß in dem Ofen für den Schrnolzstrora droi wesentliche Zonen vorgosohen sind: 12inο Speioezono, in welcher Mittel zum Zuführen von kleinförmigen Rohmaterial in Vorbindung mit kohlenstoffhaltigem Brennstoff und sauerstoffhaltigem Bronngas angoordnot sind, eine Nachverbrennungszone, in welcher zusätzliches sauerstoffhaltiges Gas oingofülu't wird, und eine Ab-Btochzone, die abseits des Strotaos angeordnet ist, und aus welcher die Schmelze cntnontaon wird«

12· Vorrichtung nach ο in ein odor mehr or en der vorher gehenden Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dad tlio Mittel zum Einführen dos kl einförmigen IlolusAterials und des kohlenstoffhaltigen Brennstoffs und des eftucrstoffhaltlgcn Gase» Rohren, sog. "Lanzen", sind.

13· Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch g β lc ο η η γ, ο i C Ii η ο t , daß raindos tons eine dor Lanzen, vorzugsweise jedoch allo, mit der Struuungnrichtung einen Vinkol bildet, dor kleiner ist al« oin rocht er, und in Strorarichtung veist.

14· Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch g ο k ο η η sseichnot , daß die Lanzen von oben auf den Spiegel des Seiuäeizbades hex*abweison.

15· Vorrichtung nach einen oder moliroren der vorher gchondcn

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Ansprücho β bis l4>, dadurch gekennzeichnet, daß, in StroEirAchtung geachon, zwischen Abstochzono und -Spoisozono cino Barriere aus hitzofoetom Mate« rial vorgcsohcn ist, die von oben her bis auf den Spiegel der Schmölze herabroicht und die Gase am Wiedereintritt in die Spoiaozone hindert.

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