DE1911173A1

DE1911173A1 - Verfahren zur Herstellung eines zur Glasfertigung geeigneten Materials sowie das Material selbst

Info

Publication number: DE1911173A1
Application number: DE19691911173
Authority: DE
Inventors: Hopkins Robert William
Original assignee: Calumite Co
Current assignee: Calumite Co
Priority date: 1968-09-20
Filing date: 1969-03-05
Publication date: 1970-10-01
Also published as: FR2018511A1; FR2018511B1; JPS5221003B1; GB1212617A; BE738906A

Description

Verfahren zur Herstellung eines zur G-lasfertigung geeigneten Materials sowie das Material selbst.

Die Erfindung "betrifft zur G-lasfertigung geeignete Materialien, insbesondere modifizierte Hochofenschlacken, die ausgewählt, vermischt und behandelt worden sind, um Schlaokenprodukte bekannter und gleichbleibender Zusammensetzung zu erhalten, aus denen sich Gflassätze herstellen lassen, aus denen nach Schmelzen im Ofen Glas erhalten wird.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung von Hochofenschlackeprodukten, die zur Grlasfertigung geeignet sind.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, gemahlene Hochofenschlacke zur Herstellung bestimmter Grlastypen zu verwenden? hierzu wird auf die USA-Patentschrift 3 150 991 und die

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britische Patentanmeldung Nr. 12 583/66 verwiesen. Die Zusammensetzung von Hochofenschlacke variiert jedoch sehr stark, abhängig von der Menge und der Art der verschiedenen Materialien, mit denen der Hochofen· beschickt wird, der Art, in welcher die Schlacke nach Herausnehmen aus dem Hochofen behandelt wird und zahlreichen anderen Faktoren, die durch die Verfahren, die bei der Eisengewinnung Anwendung finden, bestimmt sind. Darüberhinaus kann die Zusammensetzung der Schlacke, die in einem einzigen Hochofen anfällt, sich innerhalb eines weiten Bereiches und von Zeit zu Zeit ändern. Daher ist ©s nicht möglich,, jede Hochofenschlacke als Ausgangsmaterial für die Fertigung von Glas zu verwenden.

Andererseits müssen die Materialien, mit denen ein Glasschmelzofen zur Glaserzeugung beschickt wird, sehr sorgfältig und kritisch kontrolliert werden, damit die jeweils gewünschte Glastype in zufriedenstellender Qualität anfällt. Es ist daher erforderlieh, jede Hochofenschlacke, die zur Glasfabrikation verwendet werden soll, zu modifizieren, um ein Produkt mit bekannter glasbi^Sender Zusammensetzung zu erhalten, welches den Glashersteller in die Lage versetzt, einen fertigen Glassatz von Materialien zusammenzustellen, der zur Herstellung einer bestimmten ' Art von Schmelze für ein Glas bestimmter Type und Farbe

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geeignet ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Material und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Materials aus Hochofenschlacke zu schaffen, das zur Glasfertigung geeignet ist.

Um die erforderliche Gleichmäßigkeit und Konsistenz im Gemisch der verschiedenen Schlackeprodukte, das die Erfindung verkörpert, zu erzielen, werden die Schlacken, die ia Hochofen anfallen, sorgfältig ausgewählt und nur solche Schlacken oder Teile davon, die in ihrer Zusammensetzung innerhalb eines bestimmten Bereiches fallen, verwendet. Selbst diese ausgewählten Teile der Hochofen-

und schlacke müssen innig gemischt/miteinander vermischt sein, um Schlackenmischungen zu erhalten, die die bestimmte Zusammensetzung innerhalb bestimmter Grenzen aufweisen. Die vermischten Schlacken werden dann behandelt und zu Endprodukten bekannter Zusammensetzung gemahlen, welche Partikel einer Größe aufweisen, so daß sie gleich oder verträglich mit anderen Materialien sind, die zur Her-

sd-ch stellung eines Glassatzes verwendet werden, und/die Schlackepartikel nicht von den anderen Bestandteilen während der Glasfertigung absondern oder abtrennen.

Die gemischten und behandelten Schlackenprodukte, die von

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Hochofenschlacke gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, haben häufig ganz verschiedene Zusammensetzungen, obgleich die Zusammensetzung jedes Produktes, das dem Glashersteller angeboten wird, eine bekannt© und durchgehend gleiche Zusammensetzung hat. In einigen Fällen kann ein besonders modifiziertes Schlaekeprodukt_P gemäß der vorliegenden Erfindung, zur Herstellung einer

Glastype ausgewählt werden, während ein anderes modifiziertes Schlackeprodukt einer anderen, aber durchgehend gleichen Zusammensetzung zur Herstellung einer anderen Glastype verwendet werden kann. In jedem FaIl ist die Zusammensetzung jedes modifizierten Schlackeproduktes, wie es dem Glashersteller angeboten wird, bekannt und von solcher Gleichmäßigkeit, daß der Glashersteller schnell eine Mischung von glasbildenden Materialien zur Erzeugung der gewünschten besonderen Glastype und Farbe zusammenstellen kann»

Um die Schlackenprodukte gemäß der Erfindung herausteilenρ werden Hochofenschlacken oder Teile daraus ausgewählt_s die nach dem Mischen nachstehende Zusammensetzung imser— halb des angegebenen Mengenbereiches hab@ns

d ö/ υ/ « Ilk

BEISPIEL I	20	50 io
SiO₂	2	30 io
Al₂O₅ + TiO₂ -	15	65 #
CaO	0	26 io
MgO	0,1 -	5,0 io
Fe₂O₃	0	13,0 fb
MnO	0,0 -	5,0 i>
Fa₂O + K₂O	0,0 -	3,0 io
SO₅	0,0 -	3,0 £
S =

Schlackeprodukte einer Zusammensetzung innerhalb des vorstehend angegebenen Bereiches können verschiedene Typen sein, abhängig von der Art, in welcher die geschmolzene Schlacke nach Herausnehmen aus dem Hochofen gehandhabt wird. 80 kann die Schlacke in eine große Grube abgelassen und luftgekühlt werden, oder sie kann in expandierte oder geschäumte Form übergeführt werden, indem die geschmolzene Schlacke der Wirkung eines · Wasserstrahles ausgesetzt wird, während sie aus der Gießpfanne oder dergleichen in eine Grube abgelassen wird. Wahlweise kann die geschmolzene Schlacke in einen großen Behälter mit Wasser abgelassen werden, wodurch Granulate oder "Klinker" entstehen.

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_ ο —

»Velche Form die verwendete Schlacke immer haben mag, die davon zur Herstellung· der Produkte gemäß der Erfindung aussortierten Teile sind sorgfältig ausgewählt, um Einschlüsse fremden Materials, wie Ziegelsteine, Schrott, Stahl und dergleichen und die Anwesenheit überschüssigen Eisens oder Kohlenstoffes darin zu vermeiden» Gewöhnlich werden etwa 25 ¥> aus der gesamten Hochofenschlacke auf diese Weise ausgewählt und selbst dieser Teil wird sorgfältig analysiert, um sicherzugehen, daß die ,Mischungen innerhalb des unter Beispiel I angegebenen Zusammensetzungsbereiches fallen.

Die aussortierten Schlackenteile, die zur Erzeugung eines Endproduktes der gewünschten begrenzten und gleichmäßigen Zusammensetzung verwendet werden, können aus verschiedenen zueilen oder zu verschiedenen Zeiten aus derselben Quelle erhalten werden. Die aussortierten Schlackenteile werden danach sorgfältig gemischt und vermischt, um einen größeren Posten oder einen größeren Torrat an Schlackenmischung einer gleichmäßigen und bestimmten Zusammensetzung zu erhalten, was das Produkt zur Erzeugung von Glas geeignet macht. Die gemischten Schlacken jedes Postens werden dann bei Temperaturen von etwa 121 bis 149 ⁰C 5 bis 15 Minuten getrocknet. Das getrocknete Produkt wird dann gemahlen und gesiebt, so daß ein Produkt anfällt, das aus gemischten Schlackepartikeln einer solchen

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Größe besteht, daß es mit Partikeln anderer glasbildender Materialien, mit denen daa Produkt zu einem Glaseatz vermischt wird, verträglich ist. Für diesen Zweck ist es vorteilhaft, daß etwa 95 f> der Partikel einen Durchmesser von etwa 1000 Mikron und nicht mehr als etwa 50 ^cß> einen Durchmesser von etwa 150 Mikron haben.

Zusätzlich zum Trocknen, Mahlen und Sieben der gemischten Schlacken wird das Material einer starken oder wiederholten Ausscheidung unterworfen, um Eisen und magnetische Bestandteile zu entfernen. Diese Ausscheidung kann durchgeführt werden, indem das Material über eine magnetische Trommel, Blockrolle oder eine andere Art Ton magnetischer Ausscheidungsvorrichtung vor oder nach dem Vermischens Hafalsß otss Sietnsa oder bei irgendeiner oder mehreren dieser Behandlangsstufen geführt wird. Die Ausscheidung wird wiederholt oder fortgesetzt^ bis das Endprodukt einen Gehalt an Eisen oder magnetischem ulaterial hat, der 0,7 Sew»-;* nicht überschreitet.

Di© Zusammensetzung jedes besonderen Clusters des so erhaltenen Produktes hängt selbstverständlich ab von der Zusammensetzung der Schlacken_P welche aussortiert und su einem Posten su behandelnder Schlacke vermischt wurden. Bi@ Aussortierung uad die Bemessung der Schlacken wird in

0 C 9 8 A 0 ■ /M 7 2 ί . ·=· 8 -

BAD ORIGINAL

- ⁸- ' 191117

jedem Fall kontrolliert, so daß ein Endprodukt erhalten wird, das von solch bestimmter, bekannter und gleichmäßiger Zusammensetzung ist, daß die Menge der haupt-

sächlichsten Ox/de (SiO₂, Al₂O, + TiO₂, GaO und MgO) in einem von einem Posten gezogenen Muster um nicht mehr als etwa +0,3 f°, die Menge Eisenoxy& (Pe₂O,) um nicht

" I

mehr als - 0,4 und die Menge der anderen Oxyde (MnO, Na₂O und K₂O) um nicht mehr als etwa - 0,20 $ variieren, wobei die Menge Sulfit- und Sulfid-Schwefel um nicht mehr als - 0,10 ^c/o schwankt.

Typische Endprodukte, so erhalten, können die nachstehenden Zusammensetzungen haben.

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CD CX)

ITa₂O + K₂O SO-

Beispiel II	Beispiel III	Beispiel IV	Beispiel V
38,80	37,85	32,35	38,45
9,75	7,10	14,80	11,10
40,60	38,35	33,00	44,15
8,20	14,20	17,00	2,50
0,25	0,30	0,27	0,25
0,50	■ 0,35	0,15	0,62
0,70	0,69	0,62	0,90
0,14	0,17	0,33	0,30
0,75	0,45	0,90	1,24

- Ί-ft -

- ίο -

Die spezifische Zusammensetzung irgendeines der Produkte gemäß der Erfindung, welches zur G-lasfertigung verwendet wird, kann gewöhnlich aus Jedem beliebigen Gemisch oder jeder Zusammensetzung, die in den in Beispiel I, aufgeführten Bereich fällt, ausgewählt werden. Die Anpassungsfähigkeit in der Zusammensetzung und der Verwendung modifizierter Hochofenschlackenprodukte der vorliegenden Erfindung resultiert aus der bekannten und gleichmäßigen Zusammensetzung jedes einzelnen Produktes, wie es dem Glashersteller angeboten wird. Dieser kann dann die Zusammensetzung des fertigen Satzes der glasbildenden Materialien mit absoluter Genauigkeit einstellen durch Variieren der Menge irgendwelcner oxydierender, reduzierender oder anderer Additive im Glassatz vor Einbringen in den Glasschmelzofen. Auf diese Weise sind die Schwierigkeiten und Unsicherheiten, die der Verwendung von Hochofenschlacke zur Glasherstellung bisher anhafteten, beseitigt.

Dem Glashersteller wird nicht nur die spezifische Zusammensetzung jedes besonderen Hochofenschlackenproduktes aufgegeben, sondern er wird auch über den Charakter der Schlacke, die für dieses Produkt verwendet wurde, unterrichtet. Diese Information ist wichtig und notwendig im Hinblick auf die Tatsache, daß, wie gefunden wurde, die Zusammensetzung der Produkte, die aus derselben Schlacke

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hergestellt sind, voneinander abweichen, wenn sie luftgekühlt, geschäumt oder granuliert sind. Dies wird

an den folgenden typischen Beispielen gezeigt:

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ORIGINAL INSPECTED

BEISPIEL YI geschäumt luftgekühlt granuliert

^Si02 32,30 ± 0,30* 32,17 ± 0,30 Jt 32,04 ±0,30 j6

Al₂O₅ +TiO₂ · 18,80 ± 0,30 $ί 18,74 ± 0,30 * 18,68 ± 0,30 *

^Ca0 41,00 ±0,30 Jt 40,84 ± 0,30 Jt 40,68 ± 0,30 Jf

S ¹^⁰ 4,15 ± 0,20 # 4,13 ± 0,20 # 4,11 ± 0,20 <fi

^Pe2°3 °»²⁶ ^± °»°3 * 0,26 ± 0,03 * 0,26 ± 0,03 *

¹¹¹¹⁰ 1,05 ±0,20 Ji 1,05 ±0,20 # 1,05 ± 0,20 j6

Na₂O ₊ K₂O 1,07 i 0,20 Ji 1,07 ±0,04 Ji 1,07 ± 0,20 .Jf

^S03 0,15 ± 0,04 # 0,12 ± 0,04 Ji 0,09 ± 0,04 1>

^S= . 0,55 ± 0,10 Ji 1,00 ±0,10 Ji ■ 1,40 ± 0,10 Ji

• Die Menge irgendeines modifizierten Hochofenschlackeproduktes der vorliegenden Erfindung, die für die Herstellung eines Glases verwendet werden kann, kann innerhalt» eines weiten Bereiches variieren. Bs kann eine so kleine Menge wie 0,5 Gew.-#, bezogen auf den im Glas-

satz eingesetzten Sand, oder eine so große Menge, wie 4-0 Gew.-$, verwendet werden. Selbst wenn eine sehr begrenzte Menge Schlackeprodukt verwendet wird, ist die Menge der Bläschen in dem resultierenden Glas deutlich kleiner,und die erforderliche !Temperatur zum Schmelzen und Läutern des Glases wird ebenfalls herabgesetzt. Es wird angenommen, daß dies auf die reduzierende Wirkung des Schlackeproduktes zurückzuführen ist, welche die Umwandlung des in der Glaschmelze vorhandenen Sulfats zu SO₂ begünstigt in einer Stufe des SchmelzVorganges, in welchem das entstandene SO₂-GaS schnell entweichen kann. Selbstverständlich werden, wenn größere Mengen von Schlackeprodukten eingesetzt werden, die Kosten des Glases herabgesetzt. Im allgemeinen ist die Menge Schlacke produkt, die zur Herstellung von Plintgla's verwendet wird, kleiner als die zur Herstellung von Braunglas oder einem anderen dunkel gefärbten Glas.

In lianchen Fällen ist es auch erwünscht, das pulverisierte Schlackeprodukt mit einem Mineralöl zu behandeln, um die Neigung des Produktes, sich während des Transportes ab-

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scheiden oder bei der Handhabung zu zerstäuben, zu vermindern. Zu diesem Zweck wird das gemahlene und gesiebte Material einem Spray feinteiliger Öltröpfchen ausgesetzt, indem das pulverisierte Material an Hochdruckdüsen, aus welchen ein ölstrahl austritt, vorbei nach unten fallen läßt. In der Praxis werden 113,55 1 Mineralöl eines Schwefelgehaltes von höchstens 1,25 ^, eines Hestkohlenstoffes von höchstens 1,05 # und einer Viskosität einer Seybolt-Zahl von etwa 100 Sekunden bei 38 ⁰C auf ein Schlackeprodukt gesprüht unter Verwendung von 8 Sprühdüsen mit Öffnungen eines Durchmessers von 0,03 mm, wobei das Öl unter einem Druck von 7 kg/cm steht.

Während verschiedene Typen und Zusammensetzungen

modifizierter Schlackeprodukte und bestimmte Methoden :l

zur Herstellung derselben zur Verwendung in der Glas- j

fertigung vorstehend beschrieben sind, ist es selbstver- ^

ständlich, daß die Zusammensetzungen und die Verfahren

der Erfindung auf verschiedenste Weise abgewandelt werden "|

können, ohne daß dadurch der Hahmen der Erfindung ver— ^i

lassen wird. a

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ORIGINAL INfSPECTED

Claims

Patentansprüche

(ί.) Pulverförmiges Hochofensehlackematerial einer Zusammensetzung

SiO₂ 20 bis 50 io Al₂O₅ + TiO₂ 2 bis 30 io CaO - 15 bis 65 7° MgO 0, 0 bis 26 io Fe₂O₅ ο, 1 bis 5,0 io MnO • 0 bis 13,0 % Na₂O + K₂O 0 bis 5,0 io SO₅ 0 bis 3,0 io S« 0 bis 3,0 io

2. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

zu
es zumindest/95 £ aus Partikeln eines Durchmessers

unter etwa 1000 Mikron und zu nicht mehr als 50 % aus Partikeln eines Durchmessers unter 150 Mikron besteht.
3· Material nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es geschäumt ist.
4· Material nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es die Form von Granulaten oder Klinkern hat.

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5. Material nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß es 113,55 1 Mineralöl pro t enthält.
6. Material nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es in seiner Zusammensetzung durchgehend gleichmäßig ist, so daß bei gezogenen Mustern der Gehalt an den Hauptbestandteilen, nämlich SiO₂, Al₂Oj, CaO und MgO, üb nicht mehr als ί 0,3 #, der FeOg-Gehalt um nicht mehr als - 0,04 #, der Gehalt an den Oxyden MnO, Na₂O und K₂O um nicht mehr ale - 0,20 $ und der Gehalt an SOj- und Sulfid-Schwefel um nicht mehr als ί 0,1 ^ . variiert.

7. Material nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Zusammensetzungt

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- SiO₂ - 17 -" * 1911173 Al₂O₅ +TiO₂ — 52,17 i 0,50 ^. CaO — 18,74 ± 0,50 5ί MgO - 40,84 ± 0,50 9^ Ie₂O₅ - 4,15 - 0,20 MnO - 0,26 i 0,05 Ua₂O + K₂O — 1,05 i 0,20 SO₅ — 1,07 ί 0,20 S= - 0,12 ί 0,04 _ 1,00 ± 0,10

8. Verfahren zur Herstellung eines Materials nach den Ansprüchen 1 Ms 7 aus Hochofenschlacke, das zur Glasfertigung geeignet ist, gekennzeichnet durch Auswählen und mechanisches Vermischen von Hochofenschlacken zu einem Vorrat, Mahlen und Sieben dieser Schlacke zu einem

Endprodukt einer solchen Gleichmäßigkeit, daß bei gezogenen Mustern der Gehalt an den Haupfbestandteilen, nämlich SiO₂, Al₂O₅, CaO und MgO, um nicht mehr als - 0,3 ^, der EegO^-Gehalt um nicht mehr als ί 0,04 ^ und der Gehalt an den Oxyden MnO, Ja₂O und K₂O um nicht mehr ala - 0,20 $ und der Gehalt von Sulfit- und Sulfid-Schwefel um nicht mehr als ί 0,1 $ schwankt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vermischten Schlacken von dem Vorrat gemahlen und

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gesiebt werden, so daß ein Produkt entsteht, das zu 95 $> aus Teilchen eines Durchmessers unter 1000 Mikron und zu maximal 50 $> aus Teilchen eines Durchmessers unter 150 Mikron besteht.
10. Verfahren nach Anspruch 8 und 9» dadurch gekennzeichnet, daß die vermischten Schlacken der Wirkung eines Magnetausscheiders ausgesetzt werden, bis die Menge frei von Eisen ist und das Endprodukt einen Anteil an magnetisierbarem Material von nicht mehr als 0,7 i> aufweist.
11. Verfahren nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichne

daß die vermischten Schlacken 5 bis 15 Minuten bei einer Temperatur zwischen 121 und 149 ⁰C getrocknet werden.
12. Verfahren nach Anspruch 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das gemahlene und gesiebte Material mit einem Mineralöl besprüht wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Tonne Schlacke mit 113,55 1 Öl besprüht wird«

H. Verfahren nach Anspruch 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgewählte und vermischte Schlacke vor dem Mahlen und Sieben verschäumt wird.

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15· Verfahren nach Anspruch 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß Schlacken ausgewählt und vermischt werden, die die nachstehende Zusammensetzung innerhalb der angegebenen Mengenbereiche habenι

SiO₂ 20 bis 50 Ji Al₂O₅ + TiO₂ - 2 bis 30 $ CaO 15 bis 65 io HgO 0,0 bis 26 # Fe₂O₃ 0,1 bis 5,0 * MnO 0,0 bis 13,0 * Na₂O + K₂O 0,0 bis 5,0 * so₅ 0,0 bis 3,0. Jt s» 0,0 bis 3,0 j(

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