DE2161419C3

DE2161419C3 - Verfahren zur Herstellung eines Gemenges für ein Silikatglas

Info

Publication number: DE2161419C3
Application number: DE2161419A
Authority: DE
Inventors: Junji Aki; Hisashi Kakuda; Shiro Takahashi
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1970-12-18
Filing date: 1971-12-10
Publication date: 1973-09-27
Also published as: DE2161419A1; US3753743A; FR2117865A1; DE2161419B2; JPS4929284B1; FR2117865B1; GB1344089A; BE775375A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung lines Gemenges für ein Silikatglas unter Verwendung :iner Lösung von Natriumhydroxyd als Hauptquelle ür das Natriumoxid, wobei die festen Glasrohstoffe η einen Mischer gegeben und mit der Lösung des Matriumhydroxyds versetzt werden.

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

Rs wurde ferner bereits vorgeschlagen, ein Gemenge unter Verwendung von Natriumhydroxyd an Stelle von Soda oder Natriumcarbonat herzustellen. Zum Beispiel schlägt das USA.-Patent 3 542 534 ein Verfahren zum Brikettieren 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 Pur diese Vorbehandlung ist darin zu sehen, daß das Gemenge leicht in Form einer Aufschlämmung anfällt und somit schwer zu handhaben ist, wenn die i_S 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 Ge-

menges in merklichem Maße nachteilig beeinflußt, so daß ein derartiges Verfahren sich nicht für den industriellen Maßstab eignet. Demgemäß wird bei den herkömmlichen Verfahren überschüssiges Wasser entfernt, um den Wassergehalt auf ein Maß einzu-

stellen, welches Tür die Handhabung und Tür den Schmelzvorgang zuträglich ist.

Das herkömmliche Verfahren zum Briquettieren oder Granulieren eines Gemenges erfordert jedoch eine relativ groß dimensionierte Apparatur und fener

einen erheblichen Zeitaufwand fur das Trocknen, Vorheizen oder Carbonieren des erhaltenen briquettierten 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 Nach-

teile, 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 Natriumhydroxydlösung als Hauptquelle für das Natriumoxid verwendet wird und welches !,insichtlich Apparatur und Zeitdauer keines großen Aufwandes bedarf.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch j in Verfahren zur Herstellung eines Gemenges für ein Silikatglas unter Verwendung einer Lösung von Natriumhydrox>d als Hauptquelle Tür das Natriumoxid gelöst, wobei die festen Glasrohstoffe in einen Mischer gegeben und mit der Lösung des Natriurnhydroxyds 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 Ausfuhrungsform 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 Zerkleinerungsmittel verwendet wird. Der Glasbruch fällt in großen Mengen bei Glasverarbeitungsverfahren und beim Glasschneiden von Glasscheiben

in verarbeitenden Betrieben an. Derarti»er Glasbruch wirii gewöhnlich wieder als Rohmaterial verwendet Das erlindungsgemäß hergestellte Gemenge ist sehr homogen und hat eine Teilchengrößemerteilun·' welche sich für die Herstellung von hochwertiuern Glas und insbesondere für die Herstellung von Glasscheiben eignet. Das Verfahren ist einfach und bedarf nur einer relativ klein dimensionierten Apparatur Die Handhabung des Gemenges ist einfach, und de·- Verlatif des Schmelz- und Liiuterungsvorganus ist gut.

Da-, Lri'mdungsgemiiße Verfahren /ur Herstellung eines Gemenges eignet sich insbesondere zur Herstellu'14 von Soda-Kalksteir.-Silika' las oder Soda-Kalkslein - Magnesia - Silikatglas. Diese Glasarten werden hauptsächlich im industriellen Maßstab zur Herstellung von Glasscheiben oder Glasplatten und zur Herstellung von Glasgeschirr verwendet Diese Art t ras enthält gewöhnlich 10 bis 20 Gewichtsprozent Natriumoxid und hat im allgemeinen die folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent:

>:⁽⁾: 50 bis 75°ο

A!:*), 0,1 bis 10%

¹ -1° 5 bis 15%

■Λ^> 0 bis 8%

^O K) bis 20%

M> 0 bis 3%

Zu ätzlich zu diesen Komponenten können, falls erfoiderlich, geringe Mengen von Nebenbestandteilen wie / B. BaO, PbO. B₂O₃ oder Li₂O oder Farbzusatz.-, wie z. B. Fe₂O₃, CoO, Se, Cr₂O, oder NiO oder l.äuterungszusätze, wie z. B. As₂O₃ oder F zugegen sein.

Als Hauptquelle für das SiO₂ wird Quarzsand verwendet. Feldspat kann als Hauptquelle für das Al₂O, eingesetzt werden. Als Quelle für CaO und oder MgO kann Kalkstein (Calciumcarbonat) und'oder Dolomit (Magnesium-Calcium-Carbonat) verwendet werden. Als Quelle Tür das Na₂O dient herkömrnlicherweise Natriumcarbonat, und ein Teil des Natriumcarbonais, gewöhnlich 3 bis 15%, bezogen auf Na₂O. kann durch Natriumsulfat ersetzt sein, welches zum Läutern des Glases zugesetzt wird. Diese festen Glasrohstoffe werden in vorbestimmtcr Menge entsprechend der endgültigen Glaszusammensetzung vermischt und verarbeitet. Erfindungsgc\näß wird unter Umständen fast die gesamte Menge des Na₂O des Glases in Form von Natnumhydroxydlösung bereitgestellt. Es ist jedoch bevorzugt, nur das Natriumcarbonat durch Natriumhydroxyrilösung zu ersetzen. Das Natriumcarbonat sollte in einer Menge durch Natriumhydroxydlösung ersetzt werden, welche für praktische Zwecke 30% übersteigt und vorzugsweise 50 bis 100% beträgt. Eine weitere Quelle für Na₂O ist z. B. Natriumsulfat. Dieses kann, falls erwünscht, ebenfalls durch Natriumhydroxydlösung ersetzt werden.

Die Konzentration der Natriumhydroxydlösung kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gewöhnlich 30 bis 75 Gewichtsprozent betragen. Falls die Konzentration geringer als 30% ist, so wird eine zu große Menge Wasser in das Gemenge eingeführt, und es ist schwierig, üas Wasser während des Mischvorgangs zu verdampfen. Falls andererseits die Konzentration über 75% liegt, so erhöht sich die Korrosion der Apparatur durch die Lösung, und der Gefrierpunkt liegt höher als Zimmertemperatur, so daß die Handhabung der Lösung unbequem ist. Unter diesen Gesichtspunkten ist es bevorzugt, eine Natriumhydroxydlösung mit einer Konzentration von 45 bis 55 Gewichtsprozent einzusetzen.

Erfindungsgemäß wird Glasbruch in den Mischer in vorgeheiztem Zustand mit etwa 300 bis 600 C eingeführt, um das in Form der Natnumhydroxydlösung in das Gemenge eingeführte Wasser zu verdampfen. Wenn der Glasbruch eine Temperatur von weniger als 300⁰C hat, so ist der EfTekt der Verdampfung

ίο auf Grund des Glasbruches zu gering, und wenn andererseits die Temperatur größer als 600C ist. so besteht die Tendenz, daß die Glasbruchteilchen erweichen und aneinander haften und Klumpen bilden. Fs ist insbesondere bevorzugt, den Glasbruch

is auf 450 bis 550°C vorzuheizen.

Die Menge an in den Mischer eingeführtem Glasbruch betragt etwa 25 bis 75 Gewichtsprozent, vorzugsweise 30 bis 60 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmenge des Gemenges Falls diese Menge weniger als 25% beträgt, so i»i die Wärmemenge, welche durch den für die Verdampiung des Wassers in dem Gemenge benötigten Glasbruch eingeführt wird, zu gering, und der Zerkleinerungscffekt des Glas'¹¹ uchs wird herabgesetzt, und wenn die Menge mehr als 75% beträgt, so sind die Kosten des Gemenge-Herstellungsverfahrens merklich erhöht, und die Carbonierungsreaktion zwischen dem Natriumhydroxyd und dem Kohlendioxidgas ist gestört.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Zeichnungen näher erläutert, es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch ein Gerät zum Vorheizen des Glasbruchs,

F i g. 2 eine schematische Darstellung einer Apparatur zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 3 eine Draufsicht eines bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Mischers.

F i g. 4 einen Schnitt entlang der Linie λ'-Χ in Fig. 3 und

F i g. 5 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Feuchtigkeitsabsorptionscharakteristika des erfindungsgemäß gewonnenen Gemenges. Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen soll im folgenden eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Gemenges erUi'itert werden. Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Vorheizen des Glasbruchs für das erfindungsgemäße Verfahren. Dieses Gerät kann hergestellt werden, indem man ein herkömmliches Gefäß zur Rückführung des Glasbruchs, welches üblicherweise in den meisten glasverarbeitenden Fabriken verwendet wird, leicht abändert Der Glasbruch 11 wird in ein Gefäß 10 durch einen Einlaß an der Oberseite des Gefäßes eingefüllt und durch einen Auslaß 12 im unteren Bereich de-, Gefäßes entnommen. Es wird mit einem Gas geheizt, wie z. B. mit einem Feuerungsgas, einem Abfallgas Oller einem anderen heißen Gas. welches einer heißen Gasquelle entstammt. Dieses hat gewöhnlich eine Temperatur von etwa 400 bis Ü50C und wird

fto durch einen Einlaß 13, welcher mit dem Gefäßboden verbunden ist, unter Druck eingeführt und streicht durch die Glasbruchschicht in dem Gefäß und entweicht schließlich durch einen Auslaß 14 in die Außenatmosphäre oder es wird in den Kamin eines Schmelzofens zurückgeführt.

Es ist ein zentrales Rohr 15 mit einer Vielzahl von Löchern in der Seilenwandung in der Milte des 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 fallt. 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 F i g. 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 Schütteleinrichtung 19 ist am Auslaß 12 für den Glasbruch vorgesehen. Die öffnung ist relativ eng. Somit kann die Temperatur des Glasbruchs zwischen der Höhe des Heizgaseinlasscs 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 TonnenTag beträgt und das Abfallgas aus dem Glasschmelzofen mit etwa 53O⁰C für das Aufheizen des Glasbruchs verwendet wird, so bedarf es 3500 Nm³Zh des Abfallgases, um den Glasbruch auf etwa 500° C aufzuheizen. Der Druckverlust des Abfallgases beträgt etwa 130 mm H₂U. 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 F i g. 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

ίο 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 Tem-

peratur 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 be-

fördert. 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 Glasröhstoffcn.

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 40	Zeitdauer

Mischerbetrieb Beschickung mit festen Glasrohstoff Beschickung mit Glasbruch Beschickung mit Natrium- 50 hydroxydlösung ...	< >

Bei dieser Arbeitsweise wird der Wassergehalt de Mischung der Rohmaterialien allmählich je nacl Zugabe der Natriumhydroxydlösung erhöht. Wenn de vorgeheizte Glasbruch in die Mischung gegeben wire so wird zunächst durch den Glasbruch eine heftig Wasserverdampfung bewirkt Falls bei direkter Mi schung des Glasbruchs mit den Glasrohmaterialie eine heftige Staubbildung hervorgerufen wird, so is

es bevorzugt, die Beschickung mit dem vorgeheizte Bruch nach Beginn der Zuführung der Natriumhj droxydlösung zu den Glasrohmaterialien vorzuner men. um dieselben zu befeuchten. Gemäß obigei Zeitplan für die Beschickung wird eine Bildung eint

Aufschlämmung der Rohmaterialien durch Zugat der Natriumhydroxydlösung vermieden, da die Wänr des Glasbruchs eine Verdampfung des Wassers to wirkt Darüber hinaus wirkt der Glasbruch als Mah

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

Das bei dieser Arbeitsweise erhaltene Gemenge wird ·:. einen Rohmaterialbehälter vor dem Schmelz ofen gegeben und von da in den Schmelzofen^

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

Beispiel 1
Standard-Gemenge-Zusammensetzung

α ....750 kg

Quarzsand ^₂ kg

Feldspat _{38 k}

Natriumsulfat 230 kg

Kalkstein 220 kg

Natriumcarbonat _{Q 7}^_g

oSrueh::::::::::::::::-··:-¹¹⁰'¹¹⁸ Boi de, Hemenuni des <£*££«££*

des Natriumcarbonats lur aas
für Flachglas durch 48%ige "«"

.5

₂₀

kg Natriumcarbonat und die andererGl»roh- «ore. außer dem Glasbruch, werden zunachs ge mischt und in einen Mischer-m.1.einer^JgJJ_n

-I » w„„ Cr,rlann werden 1 I^ Kg CUiCi tu &

Natn^h7dro7y"dTös-ung in den Mischer gegeoeu. Nach Beschickung des Mischers mit den f«j£ ^ω« rohstoffen werden 710 kg des auf etwa 500 C mi Abfallgas erhitzten Glasbruchs in den M«cher ge geben und etwa 3 Minuten gemischt. D«Temperatur des erhaltenen Gemenges mit dem Gl*bruch,betrag etwa !20⁰C. Der Wassergehalt des Gemenges, ei schließlich des Kristallwassers des NatrHimsugaüs un des Natriumcarbonats betragt etwa 5 A. meng, wird gewöhnlich in den Schmelzole nachdem es eine Weile in der Gemengeanlage gelagert wurde. Das^Gemenge .„„.-_ ^ keine Feuchtigkeit ^d"rch Absorption au> ^

dem Mischer auf etwa 120 C au g^rn die Temperatur des Gemenges betragt K <~ «· endgültigen Vorratsbehälter _Gemenge bei weni-

Korrosion der Apparatur durch die Lösung ansonsten erhöht wird und der Gefrierpunkt über der Zimmertemperatur liegt. Ferner ist eine derartig konzentrierte Lösung bei der Lagerung, dem Transport und dem Einsatz unbequem. Es ist bevorzugt bei industrieller Durchführung Natriumhydroxydlösungen mit einer 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 Zusammenbackens ausgerüstet, und das Gemenge wird durch den Auslaß 33 am Boden des Mischers entnommen. Natriumhydroxydlösung wird durch die Sprühdose 34 eingesprüht. Das Bezugszeichen 35 bezeichnet einen Einlaß für 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 begrenz, 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 Zettplan für die Arbeit mit einem Mischei gemäß F i g. 3 ist in Tabelle 2 dargestellt.

,₅

eine 48%ige Natnumhydroxydlosung Zur Erhöhung des SubsUtutionsverhaUn,^ größere Konzentrat^« der Nagmndy

«r£SH

Mischerbetrieb.

Beschickung mit festen

Glasrohstoffen

setzt, wobei im wesentlichen das

entsteht. . , ,-_e Glasrohstoffe

Bei dieser Arbeitsweise haben die umsr

die Tendenz, bei Zugabe ^d£_n ^L°Sj Zusammen-

KL=AHS

steht. Es ist jedoch nacntedjg, zu «fⁿ- ;ν_ nen an Natriumhydroxydlosung einzusetzen,

_die α Beschickung mit
Glasbruch

Beschickung mit Natriumhydroxydlösung

Beschickung mit Heißgas

Die Beschickung mit Heißgas setzt mit dem Begii der Beschickung mit Natriumhydroxydlösung ei und die Beschickung mit Heißgas wird etwa ge©

309 639/'

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

Bei s piel 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 500⁰C 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 530" 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 Nm³ pro 2 t des Glasgemenges 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.

Rs 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	μ	Maschen	Gewichtsprozen	t (Verteilung)
+ 1000		Gemenge nach Beispiel 2	herkömmliche Gemenge
1000—710	16-	3.5	3.3
710 — 500	24-	28.0	16.2
500 — 297	32-	19,0	13,4
297 — 210	48-	22,0	18.4
210—177	70-	11.5	11.6
177—105	80-	4.5	6,2
— 105		6.0	12.7
	+ 16	5,5	18,2
-24
-32
-48
-70
-80
-150
-150

45

5° menges 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 Fig. 6 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 SO₂ 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 Tür das Schmelzen aufgewendete Wärme kann herabgesetzt werden, da bei der faschen Reaktion der verbleibenden 35% Natriumhydroxyd mit dem Quarzsand Wärme frei wird.

Darüber hinaus erhöht die Wärme des Gemenges die Schmelzgeschwindigkeit des Gemenges. Das Gemenge hat eine gleichförmige Teilchengrößenverteilung,«) daß beim Beschicken keine Staubbildung eintritt. Beim Transport des Gemenges zum Schmelzofen tritt selten eine Entmischung ein, so daß der Gernengeverlust 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 Natriumhydroxyd.

Beispiel 3

Quarzsand _750kg

Feldspat 34 _k£

Natriumsulfat 30 _kt,

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 we: den 700 g eines Gemenges ohne Glasbruch in eine Dose mit einem Durchmesser von 125 mm eingegeben, und die Geschwindigkeit der Gewichtsveränderung des GeDolomit

212kg

\ 212kg

Natriumcarbonat 2^8 kc

Koks ;;;;; -_{0 5}-_kg

^GIasbruch ÜV

oben angegebene Gemenge, welches Tür eine ΡίΓη'π r u⁸l^as verwendet wird, umfaßt Dolomit als Quelle fur MgO und CaO an Stelle von Ka'' -tein. K,*tri^{er Hei}?^telIung ^des Gemenges wird das gesamte « £"^{Umcarbonat du}^h 48%ige Natriumhydroxvd- Snf Τ/'' ⁿT^Vich ^durch 356 kg einer 48%igen Natnumhydroxydlösung. welche in den Mischer mit

Xkun_B ^PaZ1 Ti™ ^{2t nach dem 8}^"" ^{der Be}" stoffen"pf„ K^{den vor}g^ern^chten festen Glasrohstoffen eingegeben wurde. Die nachfolgende Prozedur w_d gemäß Beispiel: durchgerührt Das erhal-WassSTnHⁿ⁸f ^W1?,o^{auf 95 C erhitzt und en}th^{ält 5%} «NaSi^aH^5/t^{in daS Gemen}g^{e ein}g^^ebewlndeh ηΛ °^XydSu^{WUrde in} Carbonat umpe-6s und die ;Ef I x^mf1^{ge hat fast das} g'^eic" - Aussehen

föriikei w. J^eiI?^{engrÖßenvertei}l^ung «nd ^G!eich" rormigkeit wie das Gemenge gemäß Beispiel 2

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Gemenges "ür ein Silikatglas unter Verwendung einer Lösung ran 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 Mischer geleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Meißgas 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 60() 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 Natnumhydroxydlösung ersetzt weiden und daß mehr als 25% des Glasbruchs, bezogen «uf das Gesamtgewicht des Gemenges, eingesetzt werden

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ';sten Glasrohstoffe Quarzsand, Kalkstein oder Dolomit als Hauptkomponenten zunächst in den Mischer gegeben werden und daß die Beschickung mit der Natnumhydroxydlösung 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 Natnumhydroxydlösung 30 bis 75 Gewichtsprozent beträgt und die Menge an Glasbruch 25 bis 75 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemenges, beträgt.