DE1952274A1 - Verfahren zur Herstellung von agglomerierten Glasversatz-Bestandteilen - Google Patents

Description

RECHTSANWÄLTE DR. JUR. Dl: L-CHEM. WALTER IEII iß ήU* tftfift

MFRiD HOEPPENER iö» UKl. 00» DR. JUR. DIPL-CHEM. H-J. WQLFP DR. JUR. HANS CHR. BEIL

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Unsere Hr. 15 882

Stauffer Chemical 0ömpany New York, M*, ¥,St,A.

Verfahren zur Herstellung von agglomerierten Glasversatz·*

Bestandteilen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Glasversatzbestandteilen in agglomerierter 3?orm und ist daduroli gekennzeichnet _t dass feinteilige Grlasversatz^Bestandteile. in eine Agglonxerierungszone eingeftüirt vierden, > in dieser Zone ein frei fallender Schleier ,aus diesen Bestandteilen .,.-.· gebildet wird, das feinteilige Matertal in diesem fallenden. Sehleier mit feinen Tröpfchen von ^tgnatron in Berührung gebracht wird, um diese feinteiligen ölasversatz-Bestandteil© zu agglomerieren, am I¹Uase des fallenden Schieiers eine sich wälzende Schicht aus agglomerierendem Ätznatron und G-lasversatzmaterial gebildet und agglomeriertes Material aus dieser AgglomerierungsZoiie abgezogen wird. : .

Im USA-Patent 3 065 090 ist die Zugabe des Alkalibedarfs eines Glasveraatzes in Form einer wässrigen Lösung von kalzinierter Soda beschrieben. Dabei werden nasse Gemenge aus Alkali und Sand erhalten, welche weniger stauben als die feinen Sand- oder Alkalipartikeln selbst. Der entstandene Ansatz ist jedoch eine feuchte Masse,

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Das USA-Patent 3 149 983 beschreibt die Verwendung von iitζ- ,. natron in Kombination mit Natriumcarbonat und Sand bei der Gewinnung von Natriumsilikat. In diesem -latent ist weiterhin angegeben, dass das Ätznatron in trockenem Zustand o-ier als- . Lösung zugegeben werden kann. J->as Vermengen der verschiedenen Bestandteile soll in einem herkömmlichen Mischer vor- genommen werden» Eine wichtige Hassnahme dieses bekannten Verfahrens besteht darin, dass ein freies Flüssigkeitsvolumen von 5 bis 30 Litern pro metrische Tonne des Ansatzes beste- . hen soll» Der Zweck der Zugabe von Ätznatron und der Bildung" des freien Flüssigkeitsvolumens ist die Vermeidung der BiI- ■ dung von Hydraten von Natriumcarbonat, die ein Auftrocknen des Gemisches bewirken-·

Diese bekannten Verfahren weisen einige Nachteile auf, z.B. den, dag_s a_er Glasversatz dazu neigt, zu klumpen und hart zu werden, so dass es schwierig ist, ihn zu transportieren' oder aus Förderbändern oder —kübeln zu entleeren, weil er an diesen Fördervorrichtungen klebt.

Ziel dieser Erfindung ist ein Verfahren zur^ Herstellung freifi;ieösönder_t homogener> agglomerierter Partikeln aus Glasversäitzmateriaiy die relativ trocken/und für die Lagerung oder die unmittelbare Einführung; in einen Glasschmelzofen ^; geeignet sind, unter Verwendung einer erheblichen Menge von Ätznatron als Sisätzi für kalzinierte Soda (Ba> >ÖQ,) zur Bekdes Na«0-Sedarfs ies Glasversatzes, ·

Dieses Ziel wird' erf induhgsgemäss in folgender Welse' er- ^r reicht? Soll z.B. kontinuierlich gearbeitet werden, werden glasbildende Rohmaterialien, wie Sand, Kalkstein, Feldspat, kalzinierte Soda und nebensächlichere Bestandteile In feinteiliger Form in eine geeignete Ägglomerlerungszorie eilige-." " führt. Die Agglomerierungszone besteht vorzugsweise aus' einer länglichen, zylindrischen, begrenzten Zone, welche um ihre . Längsachse rotiert werden kann und so ausgebildet 1st, dass

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sie eine frei fallende Schicht aus Glasversatz-Bestandteilen zu bilden -vermag» die von einem oberen Bereich dieser begrenzten Zone bis zu einer Schicht aus Material am Boden dieser Zone reicht» Flüssiges Ätznatron wird zu feinen Einzeltröpfchen versprüht, indem es durch geeignete Sprühdüsen geschickt wird« Die Tröpfchen aus flüssigem Ätznatron werden mit den feinteiligen Glasversatz-Bestandteilen in dem fallenden Schleier, die vorzugsweise eine konstante Dichte haben, in Berührung gebracht, wobei sie die Partikeln benetzen und Agglomerate bilden, vorzugsweise ohne auf irgend einen Teil der verwendeten Apparatur gesprüht zu werden; auf diese Weise wird ein Giasansatz mit dem gewünschten Ha^O-Gehalt gebildet. Die benetzten Partikeln sinken auf die am Boden der Ag^lomerierungszone gebildete Materialschicht, wo sie Scherkräften unterworfen werden, die die wenigen gelegentlich. gebildeten, übergrossen Agglomerate zu homogenen, frei fliessenden agglomerierten Partikeln aus Glasversatz-Bestandteilen zerbrechen. Unter dei- Rotations- und Taumelwirkung dieser Schicht entstehen agglomerierte Partikeln von der gewünschten Grosse aus Glasversatz-Bestandteilen und Ätznatron, Die Partikelgrösse der Agglomerate kann dadurch variiert werden, dass die Rotationsgeschwindigkeit der Trommel, die Rotationsdauer und die Konzentratton und Menge der verwendeten Ätz— natronlösung geregelt werden*

Vorzugsweise wird während des Betriebs der Agglomerierungszoiie die Zugabegeschwindigkeit des flüssigen Ätznatrons so eingestellt, dass die Bildung eines freien Flüssigkeitsvolumens in der Schicht verhindert wird» Das ist wichtig, damit die Bildung von einzelnen, feinteiligen Agglomera*ten anstelle von feuchten Materialmassen gewährleistet ist.

Atmosphärendruck und Umgebungstemperatur sind für den Betrieb der Agglomerierungszone ausreichend.

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In der Zeichnung ist eine bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens beschrieben.

Gemäss Figur 1 kann diese Vorrichtung aus einem Gestell 10 bestehen, das ein in seiner Neigung verstellbares Auflager 12, auf- und abbewegliche Antriebsvorrichtungen 14 für die selektive Einstellung des Auflagers 12 in beliebigem Winkel zur Horizontalen, eine zylindrische Trommel 16, Vorrichtungen 18 und 20 für die drehbare Lagerung der Trommel auf dem Auflager 12 und in der Geschwindigkeit einstellbare Antriebsvorrichtungen 22, 24 und 26 für die Rotation der Trommel trägt.

Die Trommel 16 besteht aus: einer zylindrischen Aussenhülle oder -wand 28, einer ringförmigen Endplatte 32 mit einer Einlassöffnung 34 für die Einführung der feinteiligen Bestandteile 36, einer ringförmigen Endplatte 38 mit einer Auslassöffnung 40, durch-Vielehe die agglomerierte Glasver— satz-Zusammensetzung 44 aus- und in den Schacht 42 eintritt, eine spiralige Förderrippe 52, um die feinteiligen Bestandteile und/oder teilweise agglomerierten Partikeln 36 durch die Trommel in Richtung zur Einlassöffnung 34 zu bewegen, und eine spiralige Förderrippe 46, um die feinteiligen Bestandteile 36 und/οder agglomerierten Partikeln 44 in Richtung zur Auslassöffnung 40 zu bewegen, einem mit einer Vielzahl von im Abstand voneinander angeordneten Sprühdüsen 58 versehenen Zulauf rohr 56 (Figur 2), und einem zylindrischen Bündel von parallel zueinander und im Abstand voneinander angeordneten Speichen 60, die den fallenden Schieber entwickelnj zwischen den Förderrippen 46 und 52 getragen werden und zwischen den Sndplatten 32 und 38 liegen. Mit Ausnahme des Zulaufrohres 56 rotieren alle Bauteile·der Trommel 16 gemeinsam als eine Einheit«

Eine andere Vorrichtung, die für das erfindungsgemässe Verfahren geeignet ist, ist in der USA-Patentanmeldung 652 922 beschrieben.

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Die 'M\ verwendenden glasbildenden ^estandteile sind dem i'ych.aann bekannt und ζ. 3. im Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Band 10, S. 538-552, 2..Ausgäbe, 1966, beschrieben. Diese glasbildenden Bestandteile bestehen im allgemeinen aus geeignet era G-IaS sand zur Lieferung von SiOp, Kalkstein oder gebrimitern Kalk zur Lieferung von GaO, Feldspat zur Lieferung von Al₂O.,, SiO₂, Ha₂O und K₂O und anderen Bestandteilen zur Lieferung von K₂O, MgO, ZnD₁ BaO, PbQ Uf3Wo, sowie aus färbenden, entfärbenden oder oxidierenden Zusätzen, Gegebenenfalls kann kalzinierte Soda für den Na₂O- ?3edarf zugegeben werden, Viie bereits erwähnt, wird auch Atznatron zur Deckung des lia^O-Bedarfs des herzustellenden Glases eingesetzt. Das Ätznatron kann die kalzinierte Soda völlig oder teilweise ersetzen_e Der Glasversatz enthält geeignete Plussmittel, Stabilisatoren und Glasbildner in abgestimmten Mengenverhältnissen,' Die Partikelgrösse des in die Agglomerierungszone eingeführten trockenen, feinteiligen Materials liegt im allgemeinen zwischen etwa,.O,O75 und etwa 0,85 mrn, obgleich die Erfindung hierauf nicht beschränkt ist.

Das die Agglomerierungszone verlassende Produkt besteht aus einzelnen, homogenen und frei fliessenden.Agglomeraten aus Glasversatzmaterial, das zum Beschicken eines PiasSchmelzofens geeignet ist. Im allgemeinen liegt die Grosse der Agglomerate zwischen etwa 0,3 und 4,7 mm, wobei eine Tellchengrösse von-etwa 1 bis etwa 2,4 mm bevorzugt wird,

"Flüssiges Ätznatron" ist entweder (1) eine Lösung von Ätznatron in einem geeigneten Lösungsmittel, vorzugsweise Wasser, die nötigenfalls durch geeignete Massnahmen, wie z,B, Erhitzen, in flüssigem Zustand bei Umgebungstemperatur gehalten wird, oder (2) KXKiges" Ätznatron, das in flüssigem Zustand gebracht wird, indem es über seinen Schmelzpunkt erhitzt wird.

Vorzugsweise sollte das flüssige Ätznatron eine wässrige Lösung mit einer Konzentration von über 50$ oder 1Ö0$iges Ätz-■natron sein; noch mehr wird eine· über 735^ige wässrige lösung

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ßAD ORIGINAL

oder IQÜfäiges Ätznatron'bevorzugt,, 'wobei' eine etwa. 73 wässrige Lösung am geeignetaten ist«,

Das Ätznatron, wird vorzugsweise in einer Konzeutration angewendet, bei.der es unter der Umgebungstemperatur, bei der die Glasversatz-Bestandteile agglomeriert werden, fest ist, und bei der es auch unter der Raumtemperatur fest ist, bei der die agglomerierten Bestandteile gelagert und sum Schmelzofen transportiert ,werden sollen.

Somit können beliebige Konzentrationen an Ätznatron einsehliess· lieh der gängigen-Konzentrationen von 50 und 735» xföQH in wässriger Lösung angewendet werden.

Solche Konzentrationen können bei Kenntnis der oben genannten .Raumtemperatur unter Verwendung einer graphischen Darstellung., in welcher die Gefrierpunkte von Ätznatronlösungen als Funktion des ^aOH—^rozentgehalts in Lösung; und- .der '^!'eraperatur aufgetragen sind, leicht ermittelt werden. So sind z.B. bei 16 G wässrige ETaOH-L ö sung en mit einem grösseren behalt als 54$ Feststoffe,- In vielen Fällen ist es in wirtschaftlicher Hinsicht vorteilhaft, den UagO-Bedarf des. GlasVersatzes unter Verwendung von soviel Ätznatron wie möglich anstelle von kalzinierter Soda zu decken. Bei Verwendung von 73/S ig era. _v. Ätznatron ist es z.B. möglich, erfindungsgemäss den gesamten ' ^! liapO-Bedarf des Glasansatzes mit Ätznatron zu decken. Im allgemeinen erlaubt es das erfindungsgemässe Verfahren, einen weit grösseren Anteil des MapO-Bedarfs durch Verwendung von Ätznatron beliebiger Konzentration zu decken als irgend ein bekanntes Verfahren, Wenn die wässrige Ätznatronlösung bei Umgebungstemperatur fest ist, muss sie verflüssigt werden, bevor sie versprüht wird. Dasselbe gilt für lOOyaiges Ätznatron; diese muss geschmolzen werden.

Die folgenden Verfahrensbeispiele- betreffen die Äg_t;lomerierung von Glas_onsatzmateriäl unter Verwendung der in der Zeich-

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nung erläuterten Agglomerierungszone. In diesen Beispielen wurde 73^iges Ätznatron entweder durch, 2 oder durch 4 Sprühdüsen in den fallenden Schleier gesprüht. Die Sprühdüsen "bildeten einen fächerförraigen Sprühstrahl und arbeiteten bei

etwa 3,5 kg/cm Austrittsdruck. Der Druck kann entweder durch Druckluft, die in die' Ätznatron-Vorratstanks geleitet wird, oder durch lumpen erzeugt werden. Die temperatur des Ätznatrons wurde bei etwa 99°C gehalten, bevor dieses durch die Düsen 5ö austreten gelassen wurde.

Die ange^ebejien Materialmengen sind in kg ausgedrückt, falls nichts rüderes angegeben ist.

Beispiel 1 ' ■

Der folgende Ansatz wurde als Bezug- genommen:

Sand -59 Kalzinierte Soda 22 Galcit-Kalkstein 12,5 • Feldspat 7,5

Eine typische Agglomerierung wurde chargenweise in einer n^loiaerierungsvcrricütung ähnlich der in der Zeichnung beschriebenen mit dem folgenden Glasversatz durchgeführt:

5Q^C/Siger Ersatz (50$ des Fa^O aus kalzinierter Sods sind

ersetzt durch Ätznatron)«

Sand 59

Kalzinierte Soda 11

Galcit-kalkstein 12,5 i'el jspat 7_S5

. 73/- HuCr 11,6.

werden die trockenen -Castandteile, die vorher vermengt wor-ieij v;aren, eiii^efülirt· .Danach, wird d -s Ätznatron auf einen fallenden Schleier aus den gemischten trockenen Bestandteilen aus den Sprühdüsen 58 unter einem Druck von etwa 3,5 kg/cm² bei einor tfemperaigir von ^^⁰^^ ^etwa 3 Hinuten aufgesprüht.

BAD

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Das Gemisch ist nicht zu feucht oder klebrig, und das Material hängt nicht an den Wänden und Speichen in Innern dee Agglomerators.

Man kann das agglomerierte Produkt-in einem getrennten rotierenden Kühler abkühlen lassen oder im Agglomerator für etwa · 5 Minuten umwälzen, worauf es in eine trommel gekippt v/ird, in welcher es frei fliessend bleibt.

Der in allen Versuchen verwendete Feldspat ist gepulverter ft Feldspat (96$ sind kleiner als 0,075 mm). Selbst bei Verwendung dieses staubigen Materials bricht jede Staubbildung im Agglomerator ab, sobald etwa ein Drittel des Ätznatrons auf die Schicht gesprüht worden ist.

Beispiel 2

100#iger Ersatz (100$ des Na₂O aus kalzinierter Soda sind

ersetzt durch Ätznatron).

Sand	59
Kalzinierte Soda	0
Galcit-Kalkstein	12,5
Feldspat	7,5
7356 NaOH	23,2

In der im Beispiel 1 beschriebenen, Weise werden Agglomerate hergestellt. Die letzten 5 kg NaOH scheinen einen sehr nass. aussehenden Ansatz und Hängenbleiben und Mitreiösen im A^tIoaerator zu bewirken, jedoch werden alle 23,2 kg Ätznatron, zugegebene nachdem die Zugabe eingestellt worden ist, wird ^ der Agglpmeratqr laufen gelassen; .nach etwa 4 Ilinuten ist der Ansatz frei fliessend und fühlt sich vollkommen trecken an. - ' ■' ' - · ^{: ;} ·<■·"-."' -

Die Agglomerate des Gemisches mit -100$ Ätznatron sind geringfüg' ; gröscer al- die des Jemiuches mit 50$. Ätznatron, Dieser G-rös^enunti-'üchied is⁺ für die W.ei + -rverwendung ohne Bedeu- ^turV» ■,-. 009823/1223 "

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Beispiel 5

Ersatz (50$ des Na^O aus kalzinierter Soda sind ersetzt durch Ätznatron),

Sand 59

Kalzinierte Soda 11 Roher Dolomit-Kalkstein 10 Feldspat 9

NaOH 11,6. """ ■'' ""'"' "

Dieser Versuch ist dem Versuch 1 vergleichbar mit der Abweichung, dass Dolomit anstelle von Öaloit verwendet wird. Unterschiede sind nicht festzustellen, und die Ergebnisse von Beispiel 3 sind die gleichen wie die des Beispiels 1.

Ausserdem wurden mehrere weitere Agglomerationen nach dem Verfahren von Beispiel 1 durchgeführt und ITa₉ Q-Analy sen durchgeführt. Die Ansätze und Ergebnisse sind in tabelle I unter Beispiel 1 bis 10 zusammengefasst·

fabeile I ·

Beispiel Ni?_# 4 5 6 7 8 9 10

Sand 50 50 50 50 50 50 50 ■

Kalzinierte Soda 21.4 14·5 7*1 ~ 27.2 20.6 10.8

70$ UaOH 7,7 *5·4 23.0 31.0 9.8 22.2 34·6

Kühldauer (Minuten) '■ keine 5-tO 15 15 keine 15 25

iiOg/lagO-Verhältnis 3*1 3*1 3st 3ii 2t1 2t1 2*1

flrsatz von Soda durch

iznatron 25 50 75 100 25 50 75

3OJa₂O nach Analyse 23·85 21,34 21.78 20.91 24.41 26,36 31·72 In den Beispielen 4 bis 10 wurden frei fliessende, trocken

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-ΊΟ -

Beispiel 11

In ähnlichen Rezepturen wie den vorstehend genannten wird 5O$ige NaOH anstelle von 73#ige NaOH verwendet, und "bei Anwendung des hier beschriebenen Verfahrens werden gute Agglomerate erhalten.

Das flüssige Ätznatron kann auch in einen fallen Schleier aus feinteiliger kalzinierter Soda gesprüht werden, wobei sich ein völlig neues Soda/Ätznatron-Agglonierat bildete Das flüssige Ätznatron kann ausserdem in ähnlicher Weise in einen fallenden Schleier aus solchen feinteiligen Materialien, '-. wie Phosphaten, Silikaten, Sulfaten oder Gemischen aus·zwei . oder mehreren dieser "Verbindungen gesprüht werden, um Agglomerate dieser Verbindungen mit Ätznatron zu bilden. 3isher wurden diese Chemikalien normalerweise in einem Ansatz un- ter Verwendung von trockenem Ätznatron vermischt.

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Claims (1)

1. JU

   PATENT AISPRÜCHB I

   Verfahren zur Gewinnung von Agglomeraten von Glasversatz-IRestandteilen, dadurch gekennzeichnet, dass man

   (1) feinteilige Glasversatz-Bestandteile in eine Agglomerierungszone einführt,

   (2) in dieser Zone einen frei fallenden Schleier aus diesen Bestandteilen bildet,

   (3) diese feinteiligen Bestandteile In diesem Schleier mit Tröpfchen aus flüssigem Ätznatron in Berührung "bringt,

   (4) eine sich umwälzende Schicht aus agglomerierenden ölasver· satzmaterialien und Ätznatron am Fusee dieses fallenden Schleiers bildet, und

   (5) agglomeriertes Material aus dieser Agglomerierungszone abzieht.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man eine über 5ö$ige wässrige Ätznatronlösung oder 1OO#iges Ätznatron verwendet.

   3· Verfahren na.cn Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man eine etwa 73$ige wässrige Ätznatronlösung verwendet.

   4. Verfahren nach Anspruch 1_# dadurch gekennzeichnet, dass man Ätznatron einer solchen Konzentration verwendet, dass es bei der Temperatur, bei welcher die Glasversatz-Bestandteile agglomeriert werden oder bei der Lufttemperatur des Raumes, in welchem die agglomerierten Bestandteile gelagert und transportiert werden, ein Pestkörper ist.

   -j. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es chorgenW'-ise durchgeführt wird.

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   6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennaelohnet, dass man feinteilige Soda* Phosphate, Silikate, Sulfate oder Gemische dieser Verbindungen mit flüssigem Ätznatron agglomeriert. - ■■■..".-

   I¹Ur Stauffer Chemical Company

   York, H.Y., .V,St,A.

   Ee c h t sandalt

   Q η ο ς 2 P /' 1 2 2 3