DE2230570C3

DE2230570C3 - Verfahren zum Sintern von Glasgemenge-Pellets

Info

Publication number: DE2230570C3
Application number: DE19722230570
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl.-Chem. Dr. 4723 Neubeckum Ritzmann; Hans-Gerd Dipl.-Ing. 4735 Enniger Schulte
Original assignee: Polysius AG
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 1972-06-22
Filing date: 1972-06-22
Publication date: 1975-05-28
Also published as: DE2230570B2; JPS4935410A; DE2230570A1; IT987203B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sintern von Glasgemenge-Pellets unter Umwälzen bei einer Temperatur dicht unter der Schmelztemperatur des Glasgemenges.

Die Komponenten des Glasgemenges wurden bisher meist in grießiger oder staubförmiger r-orm in den Glasschmelzofen chargiert. Man hat auch schon (vgl. deutsche Offen.'egungsschrift 1 496 396) die leicht flüchtigen Bestandteile des Glasgemenges mit gemahlenem Glasbruch gemischt und diesen Teil des Gemenges vor Einsatz in den Schmelzofen gesintert. In jüngster Zeit ist man ferner zur Vermeidung einer Staubentwicklung sowie einer Entmischung des Gemenges vereinzelt dazu übergegangen, das Glasgemenge zu pelletieren, zumal auf diese Weise durch den besseren Kontakt der einzelnen Reaktionspartner auch ein schnelleres Einschmelzen erreicht wird.

Um die Glasgenienge-Pellets dem Schmelzofen aufgeben zu können, müssen die Pellets eine gewisse Festigkeit besitzen, damit Zerfall und Abrieb beim Transport bzw. bei der Handhabung vermieden werden. Diese Festigkeitssteigerurig kann durch eine geeignete Wärmebehandlung (Sinterung) der Pellets vor ihrer Aufgabe in den Schmelzofen erzielt werden.

Eine solche Sinterung der getrockneten Glasgcmcnge-Pellcts vor der Aufgabe in den Schmelzofen ist im übrigen auch zur Entlastung des Schmelzofens von einem Teil der Reaktionsarbeit sowie zur Optimierung des Wärmehaushaltes des Glasschmelzbetrichcs erwünscht. Aus wirtschaftlicher Sicht ist es am /.weckmäßigsten, die Pellets außerhalb des Glas-Schmelzofens bis kurz unterhalb der Schmelztemperatur zu erhitzen und sie dann ohne nennenswerte Abkühlung direkt in den Schmelzofen zu überführen.

Eine Sinterung der Glasgemengc-Pellets ist jedoch auch dann besonders vorteilhaft, wenn eine zentrale Pelletieranlage mehrere Glashütten mit Gemenge-Pellets versorgen soll. Der Standort der Pelletic.ranlage kann dann rohstofforientiert gewählt werden, so daß bei den meist marktorientierten kleinen Schmelzbetrieben gesonderte Pelletiereinrichtungen entfallen können. Die zentrale Pelletieranlage muß hierbei jedoch in der Lage sein, Pellets zu erzeugen, die nahezu unbegrenzt lagerfähig sind (und zwar möglichst auch in einem nicht überdachten Freilager) und die eine genügend große mechanische Festigkeit besitzen, um einen Transport - eventuell mit mehrfachem Umschlag verbunden-ohne Beschädigung, Staubbildung und stoffliche Veränderungen überstehen zu können.

Man hat Versuche unternommen, Glasgemenge-Pellets in Drehrohrofen zu sintern. Hierbei traten jedoch erhebliche Schwierigkeiten im Betrieb durch Ansatz- und Klumpenbildung auf. Wie die der Erfindung zugrunde iiegenden Versuche zeigten, haben diese Schwierigkeiten ihre Hauptursache in dem verhältnismäßig langen Weg, den die getrockneten Pellets vom Eintritt in den Drehrohrofen bis zum Erreichen der Sinterzone (wo die eigentliche Verfestigung erfolgt) durchlaufen müssen. In dieser langen Ofenzone, in der die Pellets langsam auf Sintertemperatur erhitzt werden, tritt eine starke mechanische Beanspruchung der Pellets in der umgewälzten Schüttung auf; ein großer Teil der Pellets wird hierbei zerstört, so daß in die Sinterzone außer unbeschädigten Pellets auch sehr viele Pelletsplitter und staubförmiger Abrieb gelangt, was dort zu Anbackungen und Verkrustungen führt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Sintern von Glasgemenge-Pellets zu entwickeln, das diese Nachteile vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Pellets nach der Trocknung schockartig auf Sintertemperatur erhitzt werden, indem sie einer um ihre Längsachse rotierenden konischen Trommel im Bereich des Trommelendes mit großem Durchmesser derart aufgegeben werden, daß die neu zugeführten Pellets sofort von bereits erhitzten Pellets überschüttet werden.

Die Verwendung einer um ihre Längsachse rotierenden konischen Trommel, der das /u erhitzende Gut im Bereich des Trommelendes mit großem Durchmesser derart aufgegeben wird, daß das neu zugeführte Gut sofort von bereits erhitztem Gut überschüttet wird, ist an sich aus anderem Zusammenhang schon bekannt. Man hat hiervon bereits bei der Herstellung von porösem keramischem Material durch Erhitzung von blähfähigem Rohmaterial Gebrauch gemacht (deutsche Auslegungsschrift I 646 898). Bei diesem Blähton-Verfahren soll jedoch durch die rasche Erhitzung die Oberfläche des frisch zugeführten Rohmaterials so schnell dichtgebrannt werden, daß bis zum Erreichen der Blahtcmperatur kaum Gas aus dem Innern des betreffenden Rohmaterialteilchens entweichen kann. Auf diese Weise soll der Gasgehalt des blähfähigen Rohmaterials voll /ur Bildung der Poren und Hohlräume zur Wirkung kommen.

Demgegenüber dicni bei dem crfindungsgemüßcn Verfahren die schockartige Erhitzung der frisch zugeführten Pellets auf Sintertemperatur dem Zweck, das bei einer langsamen Erhitzung auftretende Problem der Ansatz- und Klumpenbildung zu vermeiden. Indem nämlich die neu zugefuhrten Pellets schlagartig

ir. eine intensive Berührung mit einer großen Menge von bereits auf Sintertemperatur befindlichen Gut kommen, nimmt zumindest die äußere Schale der neu zugeführten Pellets gleichfalls sofort Sintertemperatur an. Man erreicht damit in ganz kurze» Zeit eine sehr starke Verfestigung und Versinterung der Pellet-Oberfläche, was im weiteren Verlauf des Sinterprozesses die Zerstörung des Pellets und die Entstehung von Abrieb bei der Umwälzbewegung sowie das Entstehen von Anbackungen verhindert.

Damit die getrockneten Pellets eine für die Chargierung in die Sintertrommel ausreichende Festigkeit besitzen, werden die Pellets zweckmäßig aus einem Glasgemenge hergestellt, indem ein Teil des benötigten Na,O-Gehaltes durch Natronlauge gebildet wird. Die zum Einsatz gebrachten getrockneten Pellets sollen nach Möglichkeit eine PunktdruckfesCgkeit: von mindestens 5 kg, vorzugsweise mindestens 7 kg, aufweisen.

Ein Ausführungsbetspiel einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtung ist in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigt Fig. 1 einen Axialschnitt durch die Vorrichtung, Fig. 2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung.

Die dargestellte konische Trommel 1 ist mittels Laufringen 2 auf Laufrollen 3 drehbar gelagert und um ihre etwa horizontal liegende Längsachse drehbar.

Im Bereich des Trommelendes mit großem Durchmesser ragt durch die Stirnseite der Trommel ein Rohr 4 hinein, durch das die getrockneten Glasgemenge-Pellets in der Zone des größten Trommeldurchmessers im Bereich des unteren Wendepunktes des in der Trommel umgewälzten Materials (Pfeile 5; vgl. Fig. 2) zugeführt werden.

Weiterhin ist im Bereich des Trommelendes mit großem Durchmesser ein Brenner 6 vorgesehen, dessen Flamme 7 auf das in der genannten Zone des größten Trommeldurchmessers nach unten auf die frisch zugeführten Pellets fallende Material gerichtet ist. Die durch das Rohr 4 frisch zugeführten, gctiockneten Glasgemenge-Pellets werden infolgedessen unmittelbar nach ihrer Einführung mit auf Sintertemperatur befindlichem Material, nämlich mit dem gerade von der Flamme 7 hoch erhitzten Material, überschüttet. Die auf diese Weise in eine sehr heiße, große Matcrialmeiigc innig eingebetteten, frisch zugeführten Glasgemenge-Pellets werden demgemäß sehr rasch (zumindest in ihrer äußeren Schale) auf Sintertemperatur gebracht.

Nach der Sinterung verläßt das Material die in Fig. 1 durch die beiden gestrichelten Linien 8 schematisch angedeutete Sinterzone und wandert auf der durch die Linie 9 schematisch dargestellten Bewegungsbahn zum abwurfseitigen Trommelende von kleinem Durchmesser. Dort fallen die gesinterten Giasgemenge-Pellets in ein Gehäuse 10, aus dem sie nach unten abgezogen werden, während die Abgase aus dem Gehäuse 10 nach oben abgeleitet werden. Die konische Trommel kann im austragsseitigen Bereich mit Schneckengängen oder Stauringen aus feuerfestem Material versehen sein. Hs kann ferner auch eine Trommel Verwendung finden, deren austragsseitigcr Teil eine stärkere Konizität als der die Sinterzone enthaltende Teil aufweist.

Die aus der Trommel abgezogenen Heißgase können zur Trocknung der Glasgemenge-Pellets verwendet werden. Wie an anderer Stelle dargelegt, erfolgt diese Trocknung zweckmäßig zweistufig, wobei die

Pellets in der ersten Trocknungszone innerhalb einer Schicht im wesentlichen in Ruhe befindlich sind, während sie in der zweiten Trocknungszone zur Vermeidung einer Brückenbildung einer !eichten Relativbewegung unterworfen werden. Auf diese Weise erzielt

man unter Vermeidung von Anbackungen und Verkrustungen Pellets mit einer für die Beschickung der Sintertrommel ausreichenden Festigkeit.

Auf Grund der obigen Beschreibung dürfte verständlich sein, daß bei Durchführung des erfindungs-

gemäßen Sinterverfahrens in einer Konustrommel der beschriebenen Art die Neigung der Glasgemenge-Pellets in der Sinterzone zu Anbackungen, Verkrustungen und zum Zusammenkleben wegen der in dieser Sinterzone verhältnismäßig hohen Umfangsge-

schwindigkeii und der dadurch bedingten starken Eigenbewegung der Pellets erheblich verringert ist. Vorteilhaft ist ferner, daß in der verhältnismäßig kurzen Sinterzone, in der die Pellets in starker Bewegung sind, eine ziemlich gleichmäßige Temperatur herrscht.

²S Dies ermöglicht es, beim Sintervorgang wesentlich näher an die kritische Temperatur (Schmelztemperatur) heranzugehen, als dies bei Durchführung des Sintervorganges in einem üblichen Drehrohrofen möglich ist. Die (durch die erhöhte Sintertemperatur ermög-

lichte) Durchführung einzelner bisher im Glasschmelzofen erfolgter Reaktionen in der Sintermaschine führt zu weiteren wesentlichen Vorteilen hinsichtlich der Druckfestigkeit und der Lagerbeständigkeit der gesinterten Pellets, der Wärmewirtschaft-

lichkcit und der spezifischen Leistung des Glasschmelzofens usw.

Der Sintertemperaturbereich ist für die verschiedenen Glasgemenge, wie z. B. Gemenge für Flachglas, Flaschenglas, Kristallglas usw., unterschiedlich. Er

läßt sich jedoch ohne Schwierigkeiten durch einige Versuche bestimmen: Folgendes Beispiel möge dies verdeutlichen:

Ein untersuchtes Flachglas besaß folgende chemische Analyse:

SiO, 63,01 %

^A12$i \ 1,04%

Fe₁O, )

CaO 13,36%

3" MgO 5,35%

SO, 0,01%

K,O 0,20%

Nä,O 16,80%

99,86 %

Die Versuche zeigten, daß eine ausreichende Versinterung im Temperaturbereich zwischen 850 und 950" C eintrat. Oberhalb 950" C verklumpte das Brenngut infolge zu starker Schmelzphasenbildung, während unterhalb 850" C die Sinterung mit sehr geringer Geschwindigkeit ablief, so daß keine ausreichenden spezifischen Ofenleistungen erreicht wurden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Sintern von Glasgemenge-Pellets unter Umwälzen bei einer Temperatur dicht unter der Schmelztemperatur des Glasgemenges, dadurch gekennzeichnet, daß die Pellets nach der Trocknung schockartig auf Sinlertemperatur erhitzt werden, indem sie einer um ihre Längsachse rotierenden konischer Trommel im Bereich des Trommelendes mit großem Durchmesser derart aufgegeben werden, daß die neu zugeführten Pellets sofort von bereits erhitzten Pellets überschüttet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- '5 kennzeichnet, daß die getrockneten Pellets nahe dem unteren Wendepunkt der in der Trommel umgewälzten, bereits erhitzten Pellets aufgegeben werden und die Beheizung durch eine Flamme erfolgt, die auf die die neu zugefuhrten Pellets überschüttenden, bereits erhitzten Pellet!, gerichtet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pellets aus einem Glasgemenge hergestellt sind, in dem ein Teil des benötigten Na,O-Gehaltes durch Natronlauge gebildet *5 wird, und daß die zum Einsatz gebrachten getrockneten Pellets eine Punktdruckfestigkeit von mindestens 5, vorzugsweise mindestens 7 kg, aufweisen.

30