DE2161419B2

DE2161419B2 - Verfahren zur herstellung eines gemenges fuer ein silikatglas

Info

Publication number: DE2161419B2
Application number: DE19712161419
Authority: DE
Inventors: Hisashi Takahashi Shiro Aki Junji Kitakyushyu Kakuda (Japan)
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1970-12-18
Filing date: 1971-12-10
Publication date: 1973-03-08
Also published as: DE2161419C3; JPS4929284B1; US3753743A; GB1344089A; DE2161419A1; FR2117865B1; FR2117865A1; BE775375A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gemenges für ein Silikatglas unter Verwendung einer Lösung von Natriumhydroxyd als Hauptquelle Tür das Natriumoxid, wobei die festen Glasrohstoffe in einen Mischer gegeben und mit der Lösung des Natriumhydroxyds versetzt werden.

Herkömmlicherweise wird Natriumcarbonat als Hauptquelle für das Natriumoxid bei der Herstellung eines Gemenges zur Herstellung eines Silikatglases und insbesondere eines Soda-Kalkstein- oder Soda-Kalkstein-Magnesia-Silikatglases verwendet. Diese Glasarten werden in größtem industriellem Maßstab hergestellt.

Es wurde ferner bereits vorgeschlagen, ein Gemenge unter Verwendung von Natriumhydroxyc an Stelle von Soda oder Natriumcarbonat herzustellen Zum Beispiel schlägt das USA--Patent 3 542 534 eir Verfahren zum Briquettieren oder Granulieren eines nassen Gemenges vor, welches durch Mischen geeigneter Glasrohstoffe und nachfolgendes Zumischen einer Natriumhydroxydlösung gewonnen wurde.

Das USA.-Patent 3 503 790 beschreibt ein Verfahren zum Vorheizen von Quarzsand, worauf dieser mit der Natriumhydroxydlösung versetzt und mit den anderen Glasrohmaterialien vermischt wird. Der Grund für diese Vorbehandlung ist darin zu sehen, daß das Gemenge leicht in Form einer Aufschlämmung anfällt und somit schwer zu handhaben ist, wenn die Natriumhydroxydlösung einfach den anderen Glasrohmaterialien zugemischt wird. Wenn ferner ein Gemenge mit einem derart hohen Wassergehalt direkt in einen Glasschmelzofen gegeben wird, so werden die Schmelz- und Läuterungscharakteristika des Gemenges in merklichem Maße nachteilig beeinflußt. so daß ein derartiges Verfahren sich nicht für den industriellen Maßstab eignet. Demgemäß wi.d bei den herkömmlichen Verfahren überschüssiges Wasser entfernt, um den Wassergehalt auf ein Maß einzustellen, welches für die Handhabung und Für den Schmelzvorgang zuträglich ist.

Das herkömmliche Verfahren zum Briquettieren oder Granulieren eines Gemenges erfordert jedoch eine relativ groß dimensionierte Apparatur und feuer einen erheblichen Zeitaufwand für das Trocknen. Vorheizen oder Carbonieren des erhaltenen briqueitierten oder granulierten Produkts. Vom Standpunkt des Aufwandes hinsichtlich Apparatur und Zeit boten diese herkömmlichen Verfahren mannigfache industrielle Schwierigkeiten. Ferner erfordert die Herstellung der Mischung durch Zugabe von Natriumhydroxydlösung zu dem Quarzsand unter Herstellung eines Gemenges in nassem Zustand eine relativ groß dimensionierte Apparatur. Ferner bestehen die Nachteile, daß das Gemenge anbackt und daß sich ein pulvriges Produkt von Quarz und Natriumhydroxyd abscheidet.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Gemenges zu schaffen, bei dem Natriumhydroxyulösung als Hauptquelle für das Natriumoxid verwendet wird und welches hinsichtlich Apparatur und Zeitdauer keines großen Aufwandes bedarf.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zui Herstellung eines Gemenges Tür ein Silikatglas unter Verwendung einer Lösung von Natriumhydroxyd als Hauptquelle Tür das Natriumoxid gelöst, wobei die festen Glasrohstoffe in einen Mischer gegeben und mit der Lösung des Natriumhydroxyds versetzt werden, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man den Mischer während des Mischvorgangs mit vorgeheiztem Glasbruch beschickt, um den größten Teil des Wassers während des Mischens zu verdampfen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird in das Glasgemenge ferner heißes Gas und insbesondere heißes Kohlendioxid enthaltendes Gas während des Mischvorgangs eingeleitet. Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß Glasbruch als Wärmeübertragungsmedium und als Zerkleinerungsmiltcl verwendet wird. Der Glasbruch fallt in großen Mengen bei Glasverarbeitungsverfahren und beim Glasschneiden von Glasscheiben

3 4

in verarbeitenden Betrieben an. Derartiger Glasbruch Gesichtspunkten ist es bevorzugt, eine Natriumhywird gewöhnlich wieder als Rohmaterial verwendet. droxydlösung mit einer Konzentration von 45 bis Das erfindungsgemäß hergestellte Gemenge ist sehr 55 Gewichtsprozent einzusetzen,
homogen und hat eine Teilcbengrößenverteilung, Erfindungsgemäß wird Glasbruch in den Mischer welche sich für die Herstellung von hochwertigem 5 in vorgeheiztem Zustand mit etwa 300 bis 600° C ein-Glas und insbesondere für die Herstellung von Glas- geführt, um das in Form der Natriumhydroxydlösung scheiben eignet. Das Verfahren ist einfach und bedarf in das Gemenge eingeführte Wasser zu verdampfen, nur einer relativ klein dimensionierten Apparatur. Wenn der Glasbruch eine Temperatur von weniger Die Handhabung des Gemenges ist eingeh, und der als 30O⁰C hat, so ist der Effekt der Verdampfung Verlauf des Schmelz- und Läuterungsvorgangs ist io auf Grund des Glasbruches zu gering, und wenn gut. andererseits die Temperatur größer als 600⁰C ist, Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung so besteht die Tendenz, daß die Glasbruchteilchen eines Gemenges eignet sich insbesondere zur Her- erweichen und aneinander haften und Klumpen bilstellung von Soda-Kalkstein-Silikatglas oder Soda- den. Es ist insbesondere bevorzugt, den Glasbruch Kalkstein - Magnesia - Silikatglas. Diese Glasarten 15 auf 450 bis 550° C vorzuheizen,
werden hauptsächlich im industriellen Maßstab zur Die Menge an in den Mischer eingeführtem Glas-Herstellung von Glasscheiben oder Glasplatten und bruch beträgt etwa 25 bis 75 Gewichtsprozent, vorzur Herstellung von Glasgeschirr verwendet. Diese zugsweise 30 bis 60 Gewichtsprozent, bezogen auf Art Glas enthält gewöhnlich 10 bis 20 Gewichtsprozent die Gesamtmenge des Gemenges. Falls diese Menge Natriumoxid und hat im allgemeinen die folgende 20 weniger als 25% beträgt, so ist die Wärmemenge, Zusammensetzung in Gewichtsprozent: welche durch den für die Verdampfung des Wassers

,„ ,. _7ς0, in dem Gemenge benötigten Glasbruch eingeführt

π ι ν,'* ιπ°/° wird, zu gering, und der Zerkleinerungseffekt des

^¹ r"^s " / Glasbruchs wird herabgesetzt, und wenn die Menge

Q bis 8°/° ^{25 mehr als 75% beträ}S¹' ^{s0 sind die} .^{Kosten des Ge}'

xr~ q.,, ,^1S _?0(,⁰ menge-Herstellungsverfahrens merklich erhöht, und

_K ^a* „ ,^1S ~ ° id it- Carbonierungsreaktion zwischen dem Natrium-

¹^"- ^{υ ms} ^i/0 hydroxyd und dem Kohlendioxidgas ist gestört.

Zusätzlich zu diesen Komponenten können, falls Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Zeicherforderlich, geringe Mengen von Nebenbestandteilen. 30 nungen näher erläutert, es zeigt
wie z.B. BaO, PbO, B₂O₃ oder Li₂O oder Farbzu- Fig. 1 einen Schnitt durch ein Gerät zum Vorsätze, wie z.B. Fe₂O₃, CoO, Se, Cr₂O₃ oder NiO heizen des Glasbruchs,

oder Läuterungszusätze, wie z. B. As₂O₃ oder F zu- F i g. 2 eine schematische Darstellung einer Appa-

gegen sein. ratur zur Durchführung des erfindungsgemäßen Vt-

Als Hauptquelle für das SiO₂ wird Quarzsand ver- 35 fahrens.

wendet. Feldspat kann als Hauptquelle für das Al₂O₃ F i g. 3 eine Draufsicht eines bei dem erfindungseingesetzt werden. Als Quelle für CaO und eder MgO gemäßen Verfahren verwendeten Mischers,
kann Kalkstein (Calciumcarbonat) und/oder Dolomit F i g. 4 einen Schnitt entlang der Linie X-X in (Magnesium-Calcium-Carbonat) verwendet werden. F i g. 3 und

Als Quelle für das Na₂O dient herkömmlicherweise 40 F i g. 5 eine graphische Darstellung zur Veran-Natriumcarbonat, und ein Teil des Natriumcarbonats. schaulichung der Feuchtigkeitsabsorptionscharaktegewohnlich 3 bis 15%, bezogen auf Na₂O, kann durch ristika des erfindungsgemäß gewonnenen Gemenges. Natriumsulfat ersetzt sein, welches zum Läutern des l'nter Bezugnahme auf die Zeichnungen soll im Glases zugesetzt wird. Diese festen Glasrohstoffe folgenden eine Ausführungsform des erfindungsgewerden in vorbestimmter Menge entsprechend der 45 mäßen Verfahrens zur Herstellung eines Gemenges endgültigen Glaszusammensetzung vermischt und ver- erläutert werden. F i g. 1 zeigt eine Vorrichtung zum arbeitet. Erfindungsgemäß wird unter Umständen Vorheizen des Glasbruchs für das erfindungsgemäße fast die gesamte Menge des Na₂O des Glases in Form Verfahren. Dieses Gerät kann hergestellt werden, von Natriumhydroxydlösung bereitgestellt. Es ist indem man ein herkömmliches Gefäß zur Rückfühjedoch bevorzugt, nur das Natriumcarbonat durch 50 rung des Glasbruchs, welches üblicherweise in den Natriumhydroxydlösung zu ersetzen. Das Natrium- meisten glasverarbeitenden Fabriken verwendet wird, carbonat sollte in einer Menge durch Natrium- leicht abändert. Der Glasbruch 11 wird in ein Gefäß 10 hydroxydlösung ersetzt werden, welche für praktische durch einen Hinlaß an der Oberseite des Gefäßes einZwecke 30% übersteigt und vorzugsweise 50 bis gefüllt und durch einen Auslaß 12 im unteren Bereich 100% beträgt. Eine weitere Quelle für Na₂O ist z. B. ss des Gefäßes entnommen. Es wird mit einem Gas Natriumsulfat. Dieses kann, falls erwünscht, ebenfalls geheizt, wie z. B. mit einem Feuerungsgas, einem Abdurch Natriumhydroxydlösung ersetzt werden. fallgas oder einem anderen heißen Gas, welches einer

Die Konzentration der Natriumhydroxydlösung heißen Gasquelle entstammt. Dieses hat gewöhnlich kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gewöhn- eine Temperatur von etwa 400 bis 55O°C und wird lieh 30 bis 75 Gewichtsprozent betragen. Falls die fto durch einen Einlaß 13, welcher mit dem Gefäßboden Konzentration geringer als 30% ist, so wird eine zu verbunden ist, unter Druck eingeführt und streicht große Menge Wasser in das Gemenge eingeführt, durch die Glasbruchschichl in dem' Gefäß und ent- und es ist schwierig, das Wasser während des Misch- weicht schließlich durch einen Auslaß 14 in die Außenvorgangs zu verdampfen. Falls andererseits die Kon- atmosphäre oder es wird in den Kamin eines Schmelzzentration über 75% liegt, so erhöht sich die Korro- 65 ofens zurückgeführt.

sion der Apparatur durch die Lösung, und der Gefrier- Es ist ein zentrales Rohr 15 mit einer Vielzahl von

punkt liegt höher als Zimmertemperatur, so daß die Löchern in der Seitenwandung in der Mitte des

Handhabung der Lösung unbequem ist. Unter diesen Gefäßes vorgesehen. Das Rohr 15 dient dazu, eine Ab-

weichung des Strömungsgangs des heißen Gases zu vermeiden, so daß das heiße Gas etwa entlang des Zentrums des Gefäßes hochsteigt, während der Glasbruch etwa entlang des Zentrums des Gefäßes ohne Abweichung von diesem Weg nach unten fällt. Im oberen Bereich des Gefäßes befindet sich eine Bruchführungsplatte 16 mit einem Winkel von etwa 45°. Ferner befindet sich um den Einlaß 13 für das Heißgas im unteren Bereich des Gefäßes eine poröse Platte 17 mit einer Vielzahl von Löchern, so daß der Weg, auf dem der Glasbruch nach unten fällt, sowie der Strömungsweg des heißen Gases richtig eingestellt ist. Demgemäß durchstreicht das Heißgas den Glasbruch in dem Gefäß auf dem in Fig. 1 gezeigten Weg im Gegenstrom, wobei der Glasbruch gleichförmig aufgeheizt wird.

An der Außenfläche des Gefäßes 10 ist ein Isoliermaterial 18 zur Verhinderung eines Wärmeverlustes vorgesehen. Eine Schütteieinrichtung Ϊ9 ist am Auslaß 12 für ilen Glasbruch vorgesehen. Die öffnung ist relativ eng. Somit kann die Temperatur des Glasbruchs zwischen der Höhe des Heizgaseinlasses 13 und des Glasbruchauslasses 12 aufrechterhalten werden. Nur wenig Heißgas entweicht durch die öffnung.

Im folgenden soll die Anwendung des Gefäßes zur Aufheizung des Glasbruchs erläutert werden.

Glasbruch von gewöhnlichen Glasscheiben wird in einem Walzenbrecher zu Stücken kleiner als etwa 5 cm Länge zerbrochen und in ein Gefäß mit einem Fassungsvermögen von 50 Tonnen gegeben. Wenn die Menge des zurückgeführten Glasbruchs (Durchsatzmenge des Glasbruchs) 90 Tonnen/Tag beträgt und das Abfallgas aus dem Glasschmelzofen mit etwa 530° C für das Aufheizen des Glasbruchs verwendet wird, so bedarf es 3500 Nm³/h des Abfallgases, um den Glasbruch auf etwa 500° C aufzuheizen. Der Druckverlust des Abfallgases beträgt etwa 130 mm H₂O. Die Menge des verwendeten Abfallgases beträgt etwa V₈ der Gesamtmenge des Abfallgases aus dem Schmelzofen für die Herstellung von gewöhnlichem Flachglas. Demnach kann das Abfallgas des Schmelzofens in wirksamer Weise als Heizquelle für das Vorheizen des Glasbruchs verwendet werden.

Die Oberseite des Gefäßes 10 für den Glasbruch kann wie bei herkömmlichen Glasbruchgefäßen offen sein. Der Druckabfall im oberen Bereich der zu heizenden Schicht des Glasbruchs, d. h. etwa vom Auslaß 14 für das Heißgas bis zum oberen Bereich des Glasbruchs, ist viel größer als der Druckwiderstand zwischen den aufgeheizten Schichten, so daß der größte Anteil des heißen Gases aus dem Auslaß 14 entweicht. Falls erforderlich, kann im Auslaß 14 ein Sauggebläse vorgesehen sein.

F i g. 2 veranschaulicht im einzelnen das Verfahren zur· Herstellung eines gleichförmig durchmischten Gemenges von Glasrohmaterialien, Natriumhydroxydlösung und vorgeheiztem Glasbruch und das Beschicken eines Schmelzofens mit diesem Gemenge. Das Bezugszeichen 10 bezeichnet das Gefäß für das Vorheizen des Glasbruchs gemäß Fig. 1. Der vorgeheizte Glasbruch wird in der Waage 21 gewogen, nachdem er den Auslaß 12 am Boden des Gefäßes 10 verläßt Auf diese Weise ist es möglich, eine vorbestimmte Menge des vorgeheizten Glasbruchs durch eine Schütte 25 eines Mischers 30 zu geben. Andererseits werden die festen Glasrohstoffe, außer der Natriumhydroxydlösung, wie z. B. Quarzsand, Kalkstein, Dolomit, Feldspat, Natriumsulfat und andere Glasrohstoffe und Natriumcarbonat (falls das Natriumcarbonat nur teilweise ersetzt wird) in einem vorbestimmten Verhältnis durchmischt und in dem Gefäß 20 gelagert.

Die festen Glasrohstoffe werden durch einen Auslaß 22 im unteren Bereich des Gefäßes 20 auf eine Waage 23 gegeben und von dort über ein Transportband 24 in die Schütte 25.

Aus dem Behälter 40 wird eine vorbestimmte Menge Natriumhydroxydlösung angesaugt und durch eine Düse 34 in den Mischer 30 gesprüht. Dies geschieht mittels einer Pumpe 42, welche eine bestimmte Menge fördert. Die Lösung wird unter Steuerung mit einem Temperaturregulator 41 auf eine vorbestimmte Temperatur aufgeheizt. Der Mischer 30 ist mit einem Rührer 32 und mit Düsen 34 ausgerüstet. Das fertige Gemenge wird durch den Auslaß 33 entlassen und durch eine Schütte 31 und durch ein Transportband zum Gemengebeschicker eines Glasschmelzofens befördert. Es ist die nachstehende Aufeinanderfolge der verschiedenen Mischstufen vorgesehen:

1. Inbetriebnahme des Mischers.

2. Beginn der Beschickung mit festen Glasrohstoffen gleichzeitig mit dem Beginn des Betriebs des Mischers oder mit einer geringen Verzögerung.

3. Beginn der Beschickung mit Natriumhydroxydlösung nach Beginn der Beschickung mit festen Glasrohstoffen.

4. Beginn der Beschickung mit Glasbruch nach der Beschickung mit festen Glasrohstoffen.

5. Ende der Beschickung mit Natriumhydroxydlösung, nach dem Ende der Beschickung mit Glasbruch.

6. Ende des Betriebs des Mischers.

Dieser Zeitplan wird in der folgenden Tabelle 1 schematisch dargestellt.

Tabelle 1

Mischerbetrieb

Beschickung mit festen

Glasrohstoffen

Beschickung mit

Glasbruch

Beschickung mit Natriumhydroxydlösung

Zeitdauer

Bei dieser Arbeitsweise wird der Wassergehalt der Mischung der Rohmaterialien allmählich je nach Zugabe der Natriumhydroxydlösung erhöht. Wenn der vorgeheizte Glasbruch in die Mischung gegeben wird, so wird zunächst durch den Glasbruch eine heftige Wasserverdampfung bewirkt Falls bei direkter Mischung des Glasbruchs mit den Glasrohmaterialien eine heftige Staubbildung hervorgerufen wird, so ist es bevorzugt die Beschickung mit dem vorgeheizten Bruch nach Beginn der Zuführung der Natriumhydroxydlösung zu den Glasrohmaterialien vorzunehmen, um dieselben zu befeuchten. Gemäß obigem Zeitplan für die Beschickung wird eine Bildung einer Aufschlämmung der Rohmaterialien durch Zugabe der Natriumhydr oxydlösung vermieden, da die Wärme des Glasbruchs eine Verdampfung des Wassers bewirkt Darüber hinaus wirkt der Glasbruch als Mahl-

mittel und es entsteht ein Gemenge mit einer geeigneten Teilchengrößenverteilung und Homogenität wie die folgenden Beispiele zeigen.

Das bei dieser Arbeitsweise erhaltene Gemenge wird in einen Rohmaterialbehälter vor dem Schmelzofen gegeben und von da in den Schmelzofen.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Beispiel I Standard-Gcmenge-Zusammensctzung

Quarzsand 750 kg

Feldspat 52 kg

Natriumsulfat 38 kg

Kalkstein 230 kg

Natriumcarbonat 220 kg

Koks 0,7 kg

Glasbruch 710 kg

IO

•

20

Bei der Herstellung des Gemenges werden 50% des Natriumcarbonats für das Standard-Gemenge für Flachglas durch 48%ige Natriumhydroxydlösung ersetzt.

110 kg Natriumcarbonat und die anderen Glasrohstoffe, außer dem Glasbruch, werden zunächst gemischt und in einen Mischer mit einer Kapazität von 2 t gegeben. Sodann werden 172 kg einer 48%igen Natriumhydroxydlösung in den Mischer gegeben. Nach Beschickung des Mischers mit den festen Glasrohstoffen werden 710kg des auf etwa 500⁰C mit Abfallgas erhitzten Glasbruchs in den Mischer gegeben und etwa 3 Minuten gemischt. Die Temperatur des erhaltenen Gemenges mit dem Glasbruch beträgt etwa 120⁰C. Der Wassergehalt des Gemenges, einschließlich des Kristallwassers des Natriumsulfats und des Natriumcarbonats beträgt etwa 5%. Das Gemenge wird gewöhnlich in den Schmelzofen gegeben, nachdem es eine Weile in der Gemenge-Beschickungsanlage gelagert wurde. Das Gemenge nimmt jedoch keine Feuchtigkeit durch Absorption auf, da es in dem Mischer auf etwa 120° C aufgeheizt wird, und die Temperatur des Gemenges beträgt 95^rC in dem endgültigen Vorratsbehälter.

Untersuchungen zeigen, daß das Gemenge bei weniger als 90°C allmählich Feuchtigkeit aufnimmt. Demgemäß kann die Feuchtigkeitsaufnahme des Gemenges in allen praktischen Fällen vermieden werden, wenn man den Behälter des Gemenge-Beschickungsgerätes des Schmelzofens isoliert. Bei vorliegendem Beispiel wurden 50% des Natriumcarbonats durch eine 48%ige Natriumhydroxydlösung substituiert. Zur Erhöhung des Substitutionsverhältnisses können größere Konzentrationen der Natriumhydroxydlösung angewendet werden. Zum Beispiel kann der Substitutionsgrad des Natriumcarbonats durch das Natriumhydroxyd auf 80% erhöht werden, indem man eine etwa 65%ige Natriumhydroxydlöiang einsetzt, wobei im wesentlichen das gleiche Gemenge entsteht *°

Bei dieser Arbeitsweise haben die Glasrohstoffe die Tendenz, bei Zugabe der Lösung von Natriutnhydroxyd zusammenzubacken. Dieses Zusammenbacken kann jedoch durch den Glasbruch wirksam vermieden werden, wobei ein Gemenge mit einer gleichförmigen feinen Teilchengrößenverteilung entsteht Es ist jedoch nachteilig, zu hohe Konzentrationen an Natriumhydroxydlösung einzusetzen, da die Korrosion der Apparatur durch die Lösung ansonster erhöht wird und der Gefrierpunkt über der Zimmertemperatur liegt. Ferner ist eine derartig konzentrierU Lösung bei der Lagerung, dem Transport und derr Einsatz unbequem. Es ist bevorzugt bei industriellei Durchführung Natriumhydroxydlösungen mit einei Konzentration von weniger als 55% einzusetzen.

Es ist ferner gelungen, das Natriumcarbonat zu 100% durch eine Natriumhydroxydlösung zu ersetzen, indem heißes Gas, wie z. B. heißes Abfallgas, mit einem Kohlendioxidgehalt in den Mischer eingeblasen wird, jedoch ist eine etwa 50%ige Natriumhydroxydlösung bevorzugt. Letztere Ausführungsform wird an Hand der F i g. 3 und 4 erläutert.

F i g. 3 zeigt eine Draufsicht des Mischers zum Mischen der Glasrohstoffe und der Natriumhydroxydlösung und des vorgeheizten Glasbruchs, wobei Heißgas, wie z. B. Abfallgas, vom Schmelzofen oder aus anderen Wärmequellen eingeblasen wird.

F i g. 4 ist ein Querschnitt entlang der Linie X-X in F i g. 3. In den F i g. 3 und 4 ist der Mischer 30 mit einem Rührer 32 zum Mischen des Gemenges und zur Verhinderung des Zu sam men back ens ausgerüstet, und das Gemenge wird durch den Auslaß 33 am Boden des Mischers entnommen. Natriumhydroxydlösung wird durch die Sprühdose 34 cingesprüht. Das Bezugszeichen 35 bezeichnet einen Einlaß Tür heißes Gas, und das Bezugszeichen 36 bezeichnet einen Auslaß für heißes Gas. Eine Wasserdichtung 37 verhindert, daß das heiße Gas nach außen dringt. Auf diese Weise werden die festen Glasrohstoffe und die Natriumhydroxydlösung und der vorgeheizte Glasbruch unter Berührung mit Heißgas durchmischt.

Falls die Menge an Natriumhydroxydlösung im Falle der Beschickung mit etwa 48%iger Natriumhydroxydlösung und vorgeheiztem Glasbruch entsprechend dem Verfahren gemäß F i g. 2 begrenzt ist. so entsteht in dem Mischer aus den Rohmaterialien eine genügende Feinheit der Teilchen. Die feinen. Partikeln der Rohmaterialien befinden sich in einem halb schwebenden Zustand, ohne daß es zur Staubbildung in dem Mischer kommt. Falls in diesem Zustand Heißgas eingeführt wird, so ist die Berührungsfläche zwischen dem Heißgas und den Partikeln der Rohmaterialien bemerkenswert groß, so daß eine rasche und bemerkenswert wirksame Verdampfung des Wassers zustande kommt.

Der Zeitplan für die Arbeit mit einem Mischer gemäß F i g. 3 ist in Tabelle 2 dargestellt.

Tabelle 2

Mischerbetrieb

Beschickung mit festen Glasrohstoffen Beschickung mit

Glasbruch

Beschickung mit Natrium hydroxydlösung ..a.-..
Beschickung mit Heißgas

Die Beschickung mit Heißgas setzt nut dem Beginn der Beschickung mit Natriumhydroxydlösung ein, und die Beschickung mit Heißgas wird etwa eeeen

Zeitdauer

Ende des Mischerbetriebs gestoppt. Bei einem derartigen Betrieb erhält man ein Gemenge mit gleichförmiger Teilchengrößenverteilung.

Beispiel 2

Bei der Herstellung des Gemenges wird das gesamte Natriumcarbonat des Standard-Gemenges gemäß Beispiel 1 durch eine 48%ige Natriumhydroxydlösung ersetzt. 344 kg der 48%igen Natriumhydroxydlösung werden an Stelle von 220 kg Natriumcarbonat in dem Mischer mit einer Kapazität von 21 gemäß F i g. 3 und 4 eingegeben, nachdem mit der Beschikkung mit den vorgemischten festen Glasrohstoffen begonnen wurde. Nach beendeter Beschickung mit den festen Glasrohstoffen werden 710 kg Glasbruch, welcher mit Abfallgas auf etwa 500" C vorgeheizt wurde, in den Mischer gegeben und etwa 7 Minuten gemischt. Andererseits wird Abfallgas mit etwa 9% Kohlendioxid und etwa 0,1% Schwefeldioxid und mit einer Temperatur von etwa 53O°C, welches aus dem Schmelzofen entweicht, als Heißgas in den Mischer eingeleitet, und zwar nach der Beschickung mit den festen Rohstoffen. Das Volumen an eingeleitetem Abfallgas beträgt etwa 800 Nm' pro 21 des Giasgemenges und der Strömungswiderstand beträgt etwa 60 mm H₂O. Das erhaltene Gemenge hat eine Temperatur von 95°C und enthält 5% Wasser und hat ein ähnliches Aussehen und eine ähnliche Teilchengrößenverteilung und Gleichförmigkeit der Komponenten wie das Gemenge gemäß Beispiel 1.

Es wurde gefunden, daß etwa 65% des in das Gemenge eingeführten Natriumhydroxyds in Carbonat umgewandelt wurden. Die Teilchengrößenverteilung des erhaltenen Gemenges wird im Vergleich mit dem herkömmlichen Gemenge gemäß Beispiel 1 im folgenden angegeben.

Teilchengröße	+ 16	Gewichtsprozcn	1 (Verteilung)
	16 — 24	Gemenge nach	herkömmliche
		Beispiel 2	Gemenge
+ 1000	32 — 48	3,5	3.3
1000 — 710	48 — 70	28,0	16,2
710 500	70 — 80	19,0	13,-1
500 — 297	80 — 150	22.0	18.4
297 — 210	— 150	11,5	11.6
210—177	4,5	6,2
177—105	6,0	12,7
— 105	5,5	18,2

Die Tabelle zeigt, daß das erfindungsgemäße Gemenge eine geringe Menge feiner Teilchen enthält, welche die Staubbildung bewirken, und daß eine gleichförmige Teilchengrößenverteilung vorliegt

F i g. 5 zeigt eine graphische Darstellung der Feuchtigkeitsabsorptionsgeschwindigkeit des Gemenges in Abhängigkeit von der Temperatur für das Gemenge gemäß Beispiel 2, wobei die Feuchtigkeitsabsorptionsgeschwindigkeit als Gramm Zunahme oder Abnahme des Wassers pro Stunde und pro 1 m² Gemengeoberfläche angegeben ist. Bei der Messung werden 700 g eines Gemenges ohne Glasbruch in eine Dose mit einem Durchmesser von 125 mm eingegeben, und die Geschwindigkeit der Gewichtsveränderung des Gemenges auf Grund einer Absorption oder Verdampfung von Wasser wird bei der jeweiligen Temperatur mit einer Waage gemessen.

Die beobachtete Geschwindigkeit der Gewichtsänderung, d. h. die Feuchtigkeitsabsorptionsgeschwindigkeit, wird pro 1 m² der Oberfläche des Gemenges berechnet. Die Ergebnisse sind in F i g. ό zusammengestellt und zeigen, daß Wasser aus dem Gemenge bei einer Temperatur von mehr als etwa 90 C verdampft, da hier die Feuchtigkeitsabsorptionsgeschwindigkeit negativ ist.

Bei diesem Beispiel wurde ein Teil der Natriumhydroxydlösung sulfatisiert und nicht nur in das Carbonat umgewandelt, da das Heißgas Schwefeldioxid zusammen mit Kohlendioxid enthält. Falls es bevorzugt ist, eine Bildung von Carbonat und Sulfat zu vermeiden, so kann ein Heißgas oder eine Luft ohne CO₂ oder SU₂ eingesetzt werden, welches etwa durch Wärmeaustausch mit dem Abfallgas gewonnen werden kann.

Bei dem so erhaltenen Gemenge sind gemäß Beispiel 2 etwa 65% des Natriumhydroxyds in Carbonat umgewandelt. Die für das Schmelzen aufgewendete Wärme kann herabgesetzt werden, da bei der raschen Reaktion der verbleibenden 35% Nalriumhydroxyd mit dem Quarzsand Wärme frei wird.

Darüber hinaus erhöht die Wärme des Gemenges die Schmelzgeschwindigkeit des Gemenges. Das Gemenge hat eine gleichförmige Teilchengrößenvertei-

lung, so daß beim Beschicken keine Staubbildung eintritt. Beim Transport des Gemenges zum Schmelzofen tritt selten eine Entmischung ein, so daß der Gemengeverlust gering ist und eine Korrosion der feuerfesten Materialien des Schmelzofens herabgesetzt ist.

Obwohl der Wassergehalt des Gemenges auf 2 bis 3% herabgesetzt ist, um die Schmelzleistung zu erhöhen, so verhindert dieses Wasser jedoch vorteilhafterweise die Staubbildung bei der Gegenwart von Nalriumhydroxyd.

B e i » ρ i e 1 3

Quarzsand 750 kg

Feldspat 34 kg

Natriumsulfat 30 ke

Dolomit 212 kg

Natriumcarbonat 228 kg

Koks o,5 kg

Glasbruch 700 kg

Das oben angegebene Gemenge, welches für eine andere Art Flachglas verwendet wird, umfaßt Dolomit als Quelle für MgO und CaO an Stelle von Kalkstein. Bei der Herstellung des Gemenges wird das gesamte Natriumcarbonat durch 48%ige Natriumhydroxyd-

lösung ersetzt, nämlich durch 356 kg einer 48%igen Natriumhydroxydlösung, welche in den Mischer mit einer Kapazität von 2 t nach dem Beginn der Beschickung mit den vorgemischten festen Glasrohstoffen eingegeben wurde. Die nachfolgende Proze-

dur wird gemäß Beispiel 2 durchgeführt. Das erhaltene Gemenge wird auf 95°C erhitzt und enthält 5% Wasser, und etwa 65% des in das Gemenge eingegebenen Natriumhydroxyds wurde in Carbonat umgewandelt. Das Gemenge hat fast das gleiche Aussehen

und die gleiche Teikhengrößenverteilung und Gleichförmigkeit wie das Gemenge gemäß Beispiel 2.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Gemenges für ein Silikatglas unter Verwendung einer Lösung von Natriumhydroxyd als Hauptquelle für das Natriumoxid, wobei die festen Glasrohstoffe in einen Mischer gegeben und mit der Lösung des Natriumhydroxyds versetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß man den Mischer während des Mischvorgangs mit vorgeheiztem Glasbruch beschickt, um den größten Teil des Wassers während des Mischens zu verdampfen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Mischens Heißgas in den Misch« geleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Heißgas ein kohlendioxidhaltiges Gas verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorgeheizter Glasbruch mit einer Temperatur von etwa 300 bis 600° C verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als 30%, bezogen auf Natriumoxid, des erforderlichen Natriumcarbonats durch Natriumhydroxydlösung ersetzt werden und daß mehr als 25% des Glasbruchs, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemenges, eingesetzt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die festen Glasrohstoffe Quarzsand, Kalkstein oder Dolomit als Hauptkomponenten zunächst in den Mischer gegeben werden und daß die Beschickung mit der Natriumhydroxydlösung und gegebenenfalls mit dem heißen Gas während der Beschickung mit den Glasrohstoffen beginnt und daß der vorgeheizte Glasbruch während der Beschickung mit der Natriumhydroxydlösung eingegeben wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Gemenge neben den Hauptkomponenten Quarzsand, Kalkstein oder Dolomit noch Feldspat, Natriumsulfat und Natriumcarbonat verwendet wird und daß die Konzentration der Natriumhydroxydlösung 30 bis 75 Gewichtsprozent beträgt und die Menge an Glasbruch 25 bis 75 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemenges, beträgt.

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