DE2413923C2

DE2413923C2 - Verfahren zum Stückigmachen von Glasschmelzgemengen

Info

Publication number: DE2413923C2
Application number: DE2413923A
Authority: DE
Inventors: Hubert Eirich; Paul Eirich; Walter 6969 Hardheim Eirich; Piero Dr. Asti Ercole
Original assignee: Pelltec Sa Bellinzona Ch; Pelltec SA Bellinzona
Current assignee: Maschinenfabrik Gustav Eirich GmbH and Co KG
Priority date: 1973-05-30
Filing date: 1974-03-22
Publication date: 1984-03-15
Also published as: US3956446A; FR2231629A1; BR7404385D0; BE814567A; IT1010017B; AU6892074A; NL173631C; NL7405244A; GB1434465A; DE2413923A1; BR7404385A; FR2231629B1; JPS5637176B2; ES425625A1; NL173631B; CH583147A5; JPS5053415A; DK290074A; CA1034766A; ZA743000B

Description

Es ist bekannt, daß es bei der Glasherstellung zweckmäßig ist, den Schmelzöfen möglichst homogene Glasschmelzgemenge zuzuführen, da inhomogene Gemenge zu Schmelzproblemen führen, beispielsweise weil die Schmelzhilfsmittel nicht gleichmäßig im Gemenge verteilt sind.

Um einer Entmischung der Glasschmelzgemenge beim Transport zur Wanne entgegenzuwirken, wurden verschiedene Methoden angewendet, wie beispielsweise Verkürzung der Transportwege und Anfeuchten der felnteiligen Glasschmeizgernenge, doch konnte auf diese Weise deren Entmischen nur wenig verringert werden. Außerdem besitzen feinieilige Glasschmelzgemenge den Nachteil, daß beim Schmelzen in der Wanne von den Heizgasen feinteilige Gemengebeslandteile mitgerissen werden und sich auf der Ausmauerung des Ofens ablagern und auf diese korrodierend einwirken. Um ein solches Stauben in der Wanne zu vermeiden, muß die Wärmezufuhr beschrankt werden, was seinerseits zu einer Leistungsverminderung dc-i Schmelzofens führt.

Um sowohl die Probleme des Entmischens der Glasschmelzgemenge als auch des Staubens in der Wanne zu überwinden, hat man bekanntermaßen auch schon die Glasschmelzgemenge durch Granulierung. Pclleiierung oder Brickettierung stückig gemacht und in dieser Form dem Schmelzofen zugeführt. Abgesehen davon. uaU derart stückig gemachte Glasschmelzgemenge sich während der Lagerung und des Transportes nicht entmischen können und In der Wanne nicht sla&otri. haben sie gegenüber feinteiligen Glasschmelzgemengen der, Vorteil, daß sie eine höhere Dichte und damit einen besseren Wärmedurchgang besitzen.

Aus der DE-OS 20 30 011. der DE-AS 20 40 385. der DE-OS 21 08 656 und der US-PS 35 73 837 ist es bekannt, als Natriumkoniponenle des Glasschmelzgemenges eine Ätznatronschmelze oder Natronlauge /u verwenden, die die Gemenge agglomerierfähig machen. Eine Umsetzung der Natronlauge mil dem Sand erfolgt dabei nicht. Obwohl auf diese Weise gewonnene Granulate die Nachteile feinteiliger Glasschmelzgemenge beseitigen, haben sie ihrerseits den Nachteil, daß das in ihnen enthaltene Natriumhydroxid hygroskopisch ist und die stückig gemachten Glasschmelzgemenge daher insbesondere bei längerem Lagern zum Zerfallen bringt, wenn die Granalien oder Bricketts nicht anschließend mit Kohlendioxid behandelt werden, um das Natriumhydroxid in Natriumcarbonat zu überführen. Diese Nachbehandlung ergibt zwar lagerbeständige Granallen oder Brickelts. doch wird beim Schmelzen in der Wanne aus dem Natriumcarbonat das Kohlendioxid wieder freigesetzt, was eine Läuterung! der Schmelze mit teuren und umweltschädlichen Läutcrungsmitteln erfordert, zu Glühverlusten führt und den Wärmedurchgang verschlechtert, was insgesamt üie Schmelzleistung der Wanne vermindert umi erhöhten Arbells- und Energieaufwand bedingt.

Aus der US-PS 35 03 790 und der GB-I¹S 11 7} 77" ist es auch bereits bekannt, als Vorprodukt Tür Gl.issi.hmel/-gcmenge freifließende Pulver aus teilweise mit Natrium-

meiasilikai überzogenen Sandkornern durch Erhitzen von Sand mit Natriumhydroxid auf 300 bis 450³ C zu gewinnen. Bei diesem Verfahren bekommt man aber keine stückig gemachten Glasschmelzgemenge, so daß dieses Verfahren weder das Problem des Entmlschens des Glasschmelzgemenges noch das Problem des Staubens in der Wanne löst. Das bekannte Verfahren löst auch das Metasilikat nicht mechanisch von der Oberfläche der Sandkörner ab.

Die der Erlindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, Glasschmelzgemenge ohne die Notwendigkeit einer Nachbehandlung mit Kohlendioxid stückig zu machen und in lagerbeständige und transportfähige, nichthygroskopische Agglomerate, wie Granulate oder Bricketts. umzuwandeln, die befm Schmelzen weniger oder kein Kohlendioxid abgeben und zu geringeren Glühverlusten und einer erhöhten Schmelzleistung der Wanne, d. h. zu Energieeinsparungen und Verminderung der erforderlichen Wannenkapazität, führen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Stückigmachen von Glasschmelzgemengen aus Sand, einer wenigstens teilweise ;>.us Natronlauge und dem Rest a-.is Sodi. oder anderen Natriumverbindungen bestehenden Natriumkomponente und gegebenenfalls anderen in Glasgemengen bekannten Feststoffkomponenten unter Teilumsetzung des Sandes mit der Natronlauge in der Hitze ohne direkten Kontakt mit CO;, wobei mit wasserlöslichen Silikaten überzogene Sandkörner gebildet werden, und anschließendem Zumischen der restlichen Gemengekomponenten ist dadurch gekennzeichnet, daß man 3« durch mechanische Behandlung die wasserlöslichen Silikate wenigstens teilweise von den Sandkörnern ablöi: und nach gleichförmigem Durchmischen mit den restlichen Gemengekomponenten das Gemenge in Anwesenheit von 5 bis 15 Gew.-",. Wasser agglomeriert und gege- Ji benenfalls trocknet.

Die Teilumsel/ung des Sandes mit der Natronlauge kann zusammen mit den nachfolgenden Verfahrenssturen in einer Anlage oder wenigstens einem Betrieb durchgefür-1 werden, lis isl aber auch denkbar, daß die w Umsetzung des Sandes mit der Natronlauge völlig getrennt von der mechanischen Behandlung und Granulierung erfolgt, wie beispielsweise direkt in den Sandgruben, während die Granulierung in den Betrieben der Glasherstellung oder in eigenen getrennten Betrieben ■»> durchgeführt werden kann.

Die einzelnen Komponenten, die für die Glasschnielzgemenge bei dem erfindungsenuißen Verfahren benutzt werden, sind in Glasschnielzgemengen übliche Bestandteile mit der Maßgabe daß als Nalriumkomponente Vi wenigstens teilweise Natronlauge verwendet wird. Selbstverständlich isl es auch lieim erfindungsgemäßen Verfahren möglich, einen Teil der Natriumkomponente in der üblichen Form von Soda zuzusetzen, doch isl es bevorzugt, die gesamte Nalriumkomponente in der Form v-, von Natronlauge zuzugeben, damit beim Schmelzen des Glasschmelzgemcnges in der Wanne möglichst wenig Kohlendioxid entsteht. Wenn das Gemenge eine Calciumkomponente enthält, so kann diese in üblicher Weise aus Kalkstein oder Dolomit beslehen, doch besteht sie bo vorzugsweise, wie später noch im einzelnen ausgeführt wird, wenigstens teilweise aus Branntkalk. Die übrigen gegebenenfalls zugesetzten, in Glasgemengen üblichen und bekannten Feststoffkomponenten bestehen beispielsweise aus Feldspat, natürlich vorkommenden Silikaten, Bleisilikat, Tonerde. Borax oder Borsäure, lithlumhaltigen Mineralien. L.ithiu .icurbonal, Pottasche, Magnesit, Bariumcarbor.iil und Zinkoxid.

Sand und Natronlauge werden in der ersten Verfahrensstufe gewöhnlich in der Menge zugegeben, die das in dem fertigen Glasschmelzgemenge gewünschte Verhältnis von S1O2 : Na>O ergibt. Es ist jedoch auch nicht ausgeschlossen, einen der beiden Reaktionspartner demgegenüber im Unterschuß zuzusetzen und den Rest der betreffenden Komponente dann anschließend zusammen mit den übrigen Gemengekomponenten zuzumischen. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn als Natriumkomponente nur zum Teil Natronlauge eingesetzt wird, da dann der Rest der Natriumkomponente in Form von Soda zugegeben wird.

Bei der Teilumsetzung von Sand und Natronlauge wird ausreichend lange und ausreichend hoch erhitzt, damit die Sandkörner sich auf ihrem Außenumfang mit der Natronlauge umsetzen und dabei wasserlösliche Silikate. wie Natriummetasilikat und Natriumdisilikat. ergeben. ohne daß die Sandkörner völlig aufgelöst werden. Die Erhitzungstemperalur der ersten Verfahrensstufe liegt gewöhnlich zwischen 200 und 450 C. vorzugsweise bei 300 bis 400 C. Die Verweilzeit ir. ier ersten Verfahrenssiufe liegt gewöhnlich bei 5 Minuten ;<is 2 Stunden, vorzugsweise bei 10 bis 30 Minuten und im allgemeinen bei etwa 15 Minuten. Es kann verdünnte oder start· konzentrierte Natronlauge verwendet werden, doch liegt die bevt.zugte Natronlaugenkonzentralion bei 30 bis 75",.. wobei besonders bevorzugt etwa 50"..ige Natronlauge benutzt wird, da diese ein handelsübliches Produkt darstellt.

Bei dieser Teilumsetzung kann man auch so vorgehen, daß man zunächst den Sand auf eine Temperatur oberhalb der Umsetzungsiemperatur. vorzugsweise auf 600 bis 900 C. vorerhiizt, sodann die Natronlauge zumischi und mit dem vorerhitzlen Sand umsetzt, ohne während dieser Reaktion zusätzliche Wärme zuzuführen.

Das Produkt der ersten Verfahrensslule besteht aus Sandkörnern mit einem kleineren als dem ursprünglichen Durchmesser, die auf ihrer Oberfläche eine Schicht wasserlöslicher Natriumsilikate, wie Nairiummetasilikat und Nalriumdisillkal. tragen. Diese Silikatschicht läßt sich von den Sandkörnern durch mechanische Bearbeitung ablösen, wie beispielsweise in einem Iniensivmischer.

Beim mechanischen Ablösen der Silikate von den Sandkörnern bekommt man ein feinteiliges äilikaipulver in Verbindung mit feinteiligem Quarznand, was für die Agglomerierfähigkeil des Gemenges wichtig ist. Der nach dem mechanischen Ablösen von Silikal erhaltene felnieilige Quarzsand hai eine zerklüftete Oberfläche, die die Bildung fester Agglomerate ermöglicht. Die wasserlöslichen Natriumsilikale stellen ein Bindemittel für die übrigen Gemenge5eslandleile dar und tragen dadurch welter zur Agglonierierfähigkeit der GlasschmeizgemengR bei. Schließlich sind die erhaltenen Gemische von Quarzsand und Nairlummelasll'kai und/oder Nalriumdisilikai eutektische Gemische, die die Schmelztemperatur der Glas.,chmelzgemenge erniedrigen und damit die Schmelzeigenschafien der Gemenge und die Schmclzleistung der Wanne erhöhen.

Das erf'ndung: gemäße Verfahren wird im Regelfall ansatzweise durchgeführt. Eine bevorzugte Ausfiihrungsform besteht dabei darin, nach erfolgter Teilumsetzung des Sandes mit der Natronlauge von jedem Ansatz der ersten Verfahrensstufe nur einen Teil des Reakiionsgemlsches direkt der Weiterverarbeitung zuzuführen und den anderen Teil, vorzugsweise 20 bis 70Gew.-%, des Reaktionsgemisches zum nächsten Ansatz von Sand und Natronlauge zurückzuführen. Der Grund hierfür isl der, daß es zweckmäßig isl. dem Sand nur so viel Natron-

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lauge, vorzugsweise 5 bis 25 Gew.-'S, bezogen auf das kW/100 kg des Gemenges, bearbeitet wird und ansehlie-Sandgewicht, zuzusetzen, wie der Sand ohne Sedimenta- ßend die übrigen Gemengebestandieile bei geringerer tion oder Phasentrcnnung aufnehmen kann. Da dies In Knergieelnlellung in der gleichen Vorrichtung /ugtbeslimmtcn Füllen, wo für die erwünschte Kndzusam- mischt werden.

mensetzung der Glasschmelzgemenge relativ große Na- 5 Wahrend oder nach dem gleichmäßigen üurehmitronlaugemcngen zugesetzt werden müssen oder wo rela- _{scnen der} gesamten Gemengekomponenten werden υ lese

tiv verdünnte Natronlauge eingesetzt werden soll, ohne _;ingefeuchtel. um das Natriummelaslllkat zu lösen und

Rückführung nicht möglich ist. dient die Rückführung _das Bindemittel für die anschließende Agglomerlerung

eines Teils des Reaktionsprodukte zu dem nachstnach- wirksam werden zu lassen. Die aus der ersten Vcrlah-

folgenden Ansatz dazu, eine Phasentrennung des Aus- io rensstufe eingeführte Wärme trügt üur schnelleren Aullö-

gangsgcmisches zu vermelden. _{sung t}|_es Nairlummeiasilikates bei. Da das Nalrlumdlslli-

Zuweilen lsi es zweckmäßig, da* Rcakilonsgemlsch kai schwerer löslich ist als das Nalriummeiasllikai, bildet

der Teilumselzung von Sand mil Natronlauge In einen _{es elnen Te|}| _der ( einsiofrc. die für die Agglomerierung

Grobanleil und einen l-elnanicll zu trennen und den erforderlich sind. Das Gemenge wird derart angefeuchtet.

Grobanteil zu dem nilchslnachfolgendcn Ansatz zurück- 15 _ύΜ _es bei der anschließenden Ag||lumcrlerung 5 bis 15

zuführen, da dadurch der leinanteil und damit die (Jew.-", Wasser enthüll. Dieses kann dem Gemenge in

Agglomerierlähigkeil des Glassehmelzgemenges erhöht _der g_anzen M_cnge bereits beim Mischen oder erst beim

wird. Die Trennung von Grobanteil und I einanicil kann Agglomerieren zugesetzt werden. Irn allgemeinen werden

beispielsweise durch pneumatisch·.: Absaugung mj eingc- _{von der} Wassermenge etwa JII-.. bereits wahrend lies

stellt werden, daß der zum nächsten Ansät/ /urückzu- 20 Mj_{Senens und der} KeM vor dem Agglomerieren zugoge-

führende Grobanteil so groll Ist. daß er bei Zugabe einer _hen -_/ur _we|_teren Warmeausnutzung kann hier .iuch ücr

entsprechenden Menge von Sand und Natronlauge, wie _{;1US der} R_cak_lion _tjer ersten Stufe entwichene Dampf

sie für die erwünschte Ind/usainmenselzung des Glas- _()der j,_Lnrennt. z. H. mit Rauchgasen erzeugter D.impl zur

schmelzgemenges erforderlich sind, eine Sedimentation Anfeuchlung benutzt werden.

oder Phasentrennung in diesem nächsten Ansatz verhin- 23 ,..,.., i-i · l ■. ■

Der F-elnanlell und damit die Agglomcricrlahigkcil des

Wenn der in der ersten Verlahrenssiule durch die Na- "«™ngcs können noch dadurch erhöht werden, daß die

tronlaugc zugesetzte llüsslukeltsüberschuß relativ klein talc'timkomponcnie teilweise oder ganz in der I orm von

lsi. besteht auch die Möglichkeit, einen Teil des Wassers Branntkalk zugesetzt wird, der mit dem Wasser in «cm

wahrend des Vormlschcns vor der chemischen Reaktion 30 ^™ⁿ*f ^{unter Bl dun}« ™ⁿ ^sehr leinielll^en Calcium-

zu verdampfen, indem man den der ersten Verfahrens- ^h-^vdroxld ™»^ler«· ¹^ dahe. entstehende Wärmemenge

stufe zugeführten Sand vorherhitzt. w Ie beispielsweise ^k''^{nn ebenf;ll}'^{s d;}'*^{u dlcncn}· ^df \*?'ι des Natr.ummeia-

durch einen Teil der Rauch_Basc oer Glasschme zanlage. ^{silik;llcS zu} _u ^hlcunigen^ D,e .r ,öhung des eins.an-

... , ,■■ ~ ι w · . ■ teles durch Zusatz von Branntkalk ist besonders dann

Wenn dem Glasgemenge als Alummiunikomponenie "-■"-■· "" ¹^-

τ , . ... -,- , , -r lui von Bedeutung, wenn real ι ν wen g Natronlauge züge-

Tonerde, wie calcinierte Tonerde oder Tonerdehvdrat. J5 , ^b ,, ., _v ,

, „ . .,„. .. .· , setzt wird und dam ι die gebildete Menge an Natriumme-

zugesetzi werden soll, so ist es zweckmäßig, diese bereis ,, , ., .,,,,, . . . ..

... ι ,„ τ ι ■ c ι ι κ. . ι tasi ikat und Natrlumdisillkat relaiiv genni: ist

zuzugeben, da in dieser auch die Tonerde durch die Na- An das gleichförmige Durchmischen des Gemenges

tronlauge unter Bildung von Natrlumaluminat aufge- schließt sich als nächste Verfahrensstufe die Agglonierie-

schlossen wird. 40 rung an. wobei unter diesem Begriff jede Methode zur

Das sich an die leilumsetzung des Sandes mit der Na- SiDckigmachung. wie Granulierung oder Brikettierung,

tronlauge anschließende mechanische Ablösen der Natri- verstanden werden soll. Das Agglomerieren bzw. speziell

umsilikate von den Sandkörnern kann in einer gelrenn- Granulieren kann in der gleichen Vorrichtung wie das

ten Verlahrensstule oder gleichzeitig mit dem anschlie- vorausgehende Mischen durchgefüh-i werden, die

ßenden gleichförmigen Durchmischen mit den übrigen 45 zweckmäßig in einem Intensivmhicher und besonders

Gemengebesandteilen oder im (alle der Auftrennung des einem Gegenstrommischer mit der oben delinierten

Reaktionsgemische in einen G'obanteil und in einen Mischenergieeinleitung besteht. Hierzu wird nach dem

Feinanteil gleichzeitig mit dieser Auftrennung erfolgen. erfolgten Durchmischen einfach die Mischenergie derart

In jedem I all werden entweder vor oder nach dem Ablö- vermindert, daß sich in dem Intensivmischer Granalien

sen der wasserlöslichen Silikate von den verkleinerten 50 oder Pellets bilden. Statt dessen kann auch dem für das

Sandkörnern Viunmehr die restlichen Gemengekompo- gleichförmige Durchmischen verwendeten In.ensivmi-

nenten in der Tür die Kndzusammensetzung des Glas- scher ein Granulierteller oder eine Granuliertrommel

schmelzgemenges erforderlichen Menge dem aus der nachgeschaltet werden, in die das angefeuchtete

ersten Verfahrensslufe kommenden Reaktionsgemisch Gemenge aus der Mischvorrichtung ungranuliert Qber-

zugemischt, worauf das Gesamtgemenge gleichförmig 55 führt wird. Speziell ein Granulierteller hat den Vorteil,

durchgemischt wird, um eine möglichst große Homoge- daß der Durchmesser der herzustellenden Granulate gut

nität zu erreichen. Zweckmäßig ist es. das Reaktionsge- eingestellt und kontrolliert werden kann. Schließlich

misch der ersten Verfahrensstufe noch möglichst heiß kann man auch im Intensivmischer eine Vorgranulierung

der Vermischungssiufe zuzuführen, indem man diese vornehmen und in dem anschließenden Granulierteller

entweder unmittelbar anschließt oder das Reaktionsge- «> oder der anschließenden Granuliertromme! nachgranulie-

misch der ersten Verfahrensstufe bis zur Weiterverarbei- ren.

tung in einem wärmeisolierten Zwischenbehälter lagert. Die Materialtemperalur des Geraenges sollte bei der

Wenn die mechanische Bearbeitung in dem auf die Wasserzugabe während der Granulierung etwas höher als

Teilumsetzung folgenden Mischer erfolgt, kann dies die Umgebungstemperatur liegen und vorzugsweise etwa

wahlweise so erfolgen, daß zunächst das Reaktionspro- ⁶⁵ 40° C betragen.

dukt der Umsetzung von Sand und Natronlauge in einem In gewissen Fällen können die stückig gemachten

Intensivmischer mit erhöhter Geschwindigkeit, d. h. bei Glasschmelzgemenge ohne anschließende 1 rocknung der

erhöhter Energieeinleitung, z. B. über 3 kW. wie 5 bis 15 Schmelzwanne zugeführt werden, besonders wenn das

Stiickigmachen im gleichen Betrieb wie das Glasschmelzen erfolgt.

Vorzugsweise erfolgt aber anschließend an das Agglomerieren oder wahrend des Agglomerierens ein Trocknen der Agglomerate, vorzugsweise bis zu einem Wassergehalt von bis zu 5 Gew.-%. Hierzu kann der aus der ersten Verlahrenssiufe und/oder aus der Umsetzung des Bri^vukalks mit Wasser stammende Wärmeinhalt des Gemenges ausgenutzt werden, und/oder es können Rauchgase aus der Glasschmelzanlage zu Hilfe genommen werden

Bei dem erlindungsgemiiHen Verfahren erhall man auf einfache Weise elastische und kompakte Agglomerale. insbesondere Granulate oder Briketts des Glasschmelzgemenges. die ohne Beschädigung transportiert und welter- verarbeitet werden können. Durch die Regelung von Drehzahl. Neigung und Beschickung der Granuliervorriehlunt: kann die Größe der ausgezeichnet kugeligen

Die erhaltenen Agglomerate sind außerdem frei von Salzen und Basen, die mit Kohlendioxid reagieren, so daß die Trocknung auf wirtschaftliche und einfache Weise mit Hilfe Kohlendloxid enthallender Rauchgase vorgenommen w:rden kann. Die Agglomerale sind auch weitgehend frei von hygroskopischen Substanzen, wie Natronlauge, so daß sich ohne anschließende Carbonisierung mit CO; außerordentlich harte und abriebbeständige Granalien oder andere Agglomerale ergeben, die keine Rißbildung aufweisen. Durch diese erhöhte Kompaktheit und Rißfreiheil der Agglomerate bekommt man einen jo verbesserten Wärmedurchgang und damit eine erhöhte Schmelzleislung der Wanne.

Die Agglomerate slnü außerdem weltgehend unempfindlich gegenüber Luftfeuchtigkeit und damit unbeschrankt lagerfähig. Sie enthalten, wenn überhaupt, nur außerordentlich kleine Mengen an Natriumcarbonat, was einerseits den Wärmedurchgang In der Schmelze weiter verbessert, da In dieser geringere CüvMengen freigesetzt werden, und erleichtert außerdem die Läuterung mit Hilfe üblicher teurer und umwelischädllcher Läuterungsmittel oder Scherben, wodurch wiederum die Leistung der Schmelzwanne erhöht werden kann. Der verminderte Carbonatgehali führt außerdem zu einem gegenüber bekannten Granulaten stark verminderten Glühverlust, so daß die Kapazität der Schmelzwanne und der Energieaufward beim Schmelzen herabgesetzt werden können. Gewöhnlich beträgt der Glühverlust bei erfindungsgemäß hergestellten Granulaten nur etwa 6% im Vergleich mit etwa 13 bis 15% bei bekanntermaßen hergestellten Granulaten für die gleiche Glaszusammensetzung. so

Das Fehlen von Natronlauge und das möglicherweise vollständige Fehlen von Soda in den Agglomeraten sowie ihre vollkommene Staubfreiheil vermindert den chemischen Angriff auf die feuerfeste Ausmauerung der Wanne, die bei bekanntermaßen hergestellten Glasschmelzgemengen beobachtet wurde. Der große Feinanteil der Gemengebestandteile führt schließlich zu einer hohen Homogenität der Agglomerate. Bei Granulaten, die während längerer Zelträume entnommen wurden, wurden keine bedeutenden Abweichungen hinsichtlich ω der chemischen Zusammensetzung festgestellt.

Alle diese Vorteile zusammengenommen ergeben eine wesentliche Steigerung der Schmelzleistung von beispielsweise 40% gegenüber herkömmlichen Glasschmelzgemengen, und diese Ergebnisse bekam man bei der Her- stellung von grünem, gelbem, halbweißem und weißem Glas in kontinuierlichen Schmelzanlagen für industrielle Fertigung. Bei Verwendung der erfindungsgemäß herge stellten Agglomerate ist es somit möglich, die Heizleistung der Wanne wesentlich zu erhöhen, ohne gleichzeitig die Regenerationskammern bzw. deren feuerfeste Ausmauerungen zu zerstören.

Das erfliidungsgemäße Verfahren 1st außerordentlich elastisch, und es können bereits dann harte Granulate erzielt werden, wenn man nur einen Teil, wie beispielsweise 40%, der erforderlichen Natriumkomponente in der Form von Natronlauge und den Rest In der Form anderer Natriumverbindungen, wie Soda, zusetzt.

Anhand der Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren welter erläutert. Die Zeichnung zeigt In den Fig. 1 bis 3 jeweils das Blockschema für vier verschiedene Verfahrensvarianten.

In Fig. 1 Ist eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemiißen Verfahrens schematisch dargestellt. Dabei wurden jeweils ebenso wie in Flg. 2 und 3 die Dosiereinrichtungen der Übersichtlichkeit halber wegge-

Unter Bezugnahme auf Flg. I werden aus dem Vorratsbehälter 20 Sand und aus dem Vorratsbehälter 21 Natronlauge In die Mischvorrichtung 22 überführt. Über Leitung 26 gelangt aus der Trennzone 25 die gleiche Menge an Reaktionsgemisch der ersten Verfahrensstufe in die Mischvorrichtung 22 und wird dort mit dem Sand und der Natronlauge aus den Vorratsbehältern 20 und 21 innig durchmischt. Aus der Mischvorrichtung gelangt das Gemisch In die Reakllonszone 23, wo die Umsetzung bei erhöhter Temperatur erfolgt. Von dort gelangt das Reaktionsgemisch In die mechanische Bearbeitungszone 24, In der durch mechanische Bearbeitung, wie mit einem Walzwerk, die Natriumsilikate von den verkleinerten Sandkörnern wenigstens teilweise gelöst werden. Von der mechanischen Bearbeitungszone 24 gelangt das Reaktionsgemisch zu der Trennzone 25, wo das Reaktlonsgemlsch In zwei gleiche Anteile aufgeteilt wird. Der eine Anteil gelangt über Leitung 26 zu der Mischvorrichtung 22 zurück, während der andere Anteil In die Mischvorrichtung 27 überführt wird, der über Leitung 27« die restlichen Gemengebestandteile und Wasser zur Befeuchtung zugesetzt werden. Nach gleichförmigem Durchmischen In der Mischvorrichtung 27 gelangt das Gemenge In die Granullervorrlchtung 28, und von dort werden die Granallen In die Trockenvorrichtung 29 überführt und aus dieser gewonnen.

Unter Berücksichtigung des während der Verfahrensführung abgehenden Wassers entspricht die Menge der aus der Trockenvorrichtung 29 entnommenen Granallen der aus den Vorratsbehältern 20 und 21 entnommenen Menge an Sand und Natronlauge, wenn das gezeigte Verfahrensschema In kontinuierlicher Arbeltswelse befolgt wird. Mischvorrichtung 22, die Reaktionszone 23, die mechanische Bearbeitungszone 24 und die Trennvorrichtung 35 besitzen jedoch eine doppelte Kapazität, da sie zusätzlich den jeweiligen Rücklauf aus der Trennvorrichtung aufnehmen müssen.

In Flg. 2 ist eine Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Gemäß diesem Fließschema gelangen aus den Vorratsbehältern 30 und 31 Sand und Natronlauge In den Intensivmischer 32. In dieser wird der Sand und die Natronlauge mit dem Grobanteil, hler die Hälfte, des Ober Leitung 34 aus der Reaktionszone 33 zurückgeführten Reaktionsgemisches innig durchmischt. An den Intensivmischer 32 ist eine pneumatische Absaug'Sinrichtung angeschlossen, die aus der Reaktionszone 33 über Leitung 34 zurückgeführtes Reaktionsgemisch nach mechanischem Bearbeiten in dem Intensivmischer unter Ablösen von Silikaten von den Sandkör-

nern hälftig In einen Grobanteil und einen Feinanteil auftrennt, wobei lediglich der Grobanteil in dem Inlensivmischer 32 bleibt und dort mit frischem Sand und frischer Natronlauge durchmischt wird, während der Feinanteil über Leitung 35 zu der Mischvorrichtung 36 überführt wird. Der Mischvorrichtung 36 werden über Leitung 37 die restlichen Gernengebestandtelle sowie Befeuchtungiwasser zugesetzt, und nach gleichförmigem Durchmischen gelangt das Gemenge aus der Mischvorrichtung 36 in die Granulleivorrichtung 38, von wo die Granulate entnommen und in die Trockenvorrichtung 39 überführt werden. Auch bei diesem Fließschema entspricht die Menge der aus der Trockenvorrichtung 39 entnommenen Granulate bei Berücksichtigung der während des Verfahrens freigesetzten Wassermenge den aus r> den Vorratsbehältern 30 und 31 entnommenen kombinierten Mengen Sand und Natronlauge. In diesem Fall müssen lediglich der Intensivmischer 32 und die Reaktionszone 33 die doppelte Kapazität besitzen, um den Rücklauf aufnehmen zu können. Die mechanische Bearbeitung, durch die die Silikate von den Sandkörnern abgelöst werden, erfolgt in diesem Fall in dem Intensivmischer 32.

Die entsprechende Steuerung der ersten Produklioiissiufc ergibt eine Reduzierung der Sandsieblinie, eine _>"> zusätzliche Bildung von Fcinslanieil und gleichzeitig auch Bindemittel für die Granulierung. Parallel hierzu ergeben sich erhebliche schmelziechnische Vorteile durch die Bildung eines Euteklikums. Die aus der ersten Verl'ahrensstufe mitgebrachte Wärme ermöglicht in der jo zweiten Stufe zunächst eine rasche und wirksame Auflösung des Bindemittels und eine schnelle Verfestigung der gebildeten Granulate. Erst das Vorliegen des schmelzlechnisch günstigen Gemenges in granulierter Form läßt die volle Ausnutzung der schmelzlechnischen Vorteile i> zu.

in Fig. 3 isi eine weiiefe Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter apparativer Vereinfachung dargestellt. Aus dem Vorratsbehälter 40 wird Sand und aus dem Vorratsbehälter 41 Natronlauge in die Mlschvor- -»o richtung 42 überführt. Nach dem in der Mischvorrichtung 42 erfolgten Vormischen gelangt die Mischung in die Reaktionszone 43, wo die Umsetzung bei erhöhter Temperatur erfolgt. Nach dem Verlassen der Reaktlons-/one 43 wird das Reaklionsgemlsch aufgeteilt, wobei ein ■*"> Anteil, wie beispielsweise 5O'\.. über die Leitung 44 zu dem Vormischcr 42 zurückgeführt wird, während der Rest des Reaktionsprodukte in den Mischgranulator 45 gelangt. Dieser Mischgranulator, der ein Intensivmischer ist. hat drei Funktionen. Zunächst erfolgt in ihm bei *> hoher Energieeinleitung die mechanische Bearbeitung des Reaktionsproduktes und sodann bei geringerer Energieeinleitung das Durchmischen mit über Leitung 46 zugeführtem Wasser und den übrigen Gemengebestandteilen und schließlich bei gegebenenfalls noch geringerer Energieeinleitung die Granulierung.

Statt einer einzigen alle drei Funktionen ausübenden Vorrichtung kann das in Fig. 3 wiedergegebene Verfahrensschema auch so abgewandelt werden, daß das Reaktionsprodukt aus der Reaktionszone 43 nach der Rückführung eines Teils desselben über Leitung 44 zunächst einem Intensivmischer zugeführt wird, der zweiphasig arbeitet. In der ersten Phase wird in dem Intensivmischer unter hoher Energieeinleitung die mechanische Bearbeitung unter Ablösen der wasserlöslichen Silikate vorge- °> nommen. während in einer zweiten Phase "in dem Intensivmischer bei geringerer Energieeinleitung das Zumischen des Wassers und der übrigen Gemengebestandteile erfolgt. In diesem Fall wird dann das Gemenge in einen separaten Granulaiot überführt.

Eine andere Verfahrensvariante besteht darin, dar. Reaktlonsprodukl nach der Teilung einem Intensiv mischer zuzuführen, Ir dem lediglich bei hoher Encrgieeiiilellung die mechanische Bearbeitung erfolgt, worauf das Gemenge dann einem Mischgranulator zugeführt wird. In dem zunächst das Vermischen mit dem Wasser und den anderen Gcmengebestandteilen erfolgt und anschließend die Granulierung in der gleichen Vorrichtung durchgeführt wird.

Unabhängig von den oben aulgezeigten Verlahrensvarianten werden gemäß Fig. 3 die den Mischuranulator bzw. Intensivmischer verlassenden Granulate dem Trockner 47 zugeführt und gelangen von dort zur l'roduktlugerung.

Beispiel

in dem Beispiel wuiiie u;im Veruinren ~,xi\ uer;; Schema des FMeßbildes in Fig. I durchgeführt. Über eine Schnecke wurde Sand in einer Menge win 723 kg/Std. und mit einer Korngröße /wischen 0.1 unu 0.45 mm aus dem Vorratsbehälter 211 über eine Dosiervorrichtung dem Mischer 22 zugeführt. Aus dem \ or· ralsbehälter 21 wurde mittels einer Pumpe mit einer Leistung von 370,9 kg/Std. 50'Wge Natronlauge ebenlalK dem Mischer 22 zugeführt. Eine Einrichtung in uer Förderleitung der Natronlauge kontrolliert die Dichte lter Lauge und Uamil die Schwankungen in der Konzentration. In dem Mischer wurden die beiden GrunUkomponenten homogen miteinander vermischt unu dann der wärmeregulierenden Reakiionszone 23 mit einer Temperatur von 380 C zugeführt. Diese Reakloriempcratur wurde durch indirektes Erwärmen mit Rauchgasen aus der Glasschmel/anhge erzeugt.

In der Reaktionszone 23 wurden uie beiuen Grunttkoniiiorierüsri während !5 bis 20 Minuten miteinander umgesetzt, wobei Wasserdampf freigesetzt wurde, uer den Reaktor über einen die mitgeführten Staubteilchen abscheidenden Zyklon verließ. Während der genannten Verweilzeil in der Reaktionszone 2i< verdampften 227.1 kg/Std. Wasser.

Man erhielt in der Reaktionszone 23 ein festes Produkt, dessen größter Teilchcndurchmesscr nicht mehr als 0,2 bis 0.45 mm betrug. Das Reaktionsprodukt enthielt nur noch kleinste Mengen an Natronlauge und große Mengen an Nalriummetasilikat und Natriumdisilikat. Die Natrlumdisilikatmenge lag bei etwa 30 bis 40",. des die Reaktionszone 23 verlassenden Produktes.

Die mit Silikat überzogenen Sandkörner gelangten nun in die mechanische Bearbeitungszone, in der sie mit einem Walzwerk bearbeitet wurden, bis die Silikatschichl weitgehend von den Sandkörnern abgelöst war. Das so erhaltene Gemisch ging dann in die Trennzone 25, aus der die Hälfte zum Mischer 22 zurückgeführt wurde.

Jeweils 867 kg des Reaktionsgemisches aus der Trennzone 25, 85,4 kg Kalksteinmehl. 71 kg Dolomit, 10,8 kg Calciumsulfat sowie Farboxide für Grünglas und Läuterungsmittel (insgesamt 46,3 kg) wurden über entsprechende Dosiereinrichtungen einem Intensivmischer aufgegeben. Anteiiweise wurden diesem Mischer außerdem 44.87 kg Wasser zugesetzt. Die Masse bekam in dem Intensivmischer eine plastische und homogene Konsistenz, und ein Teil des Wassers verdampfte aus dem Mischer. Nach 60 Sekunden Mischzeit besaß die Masse eine körnige Struktur, wobei jedoch der mittlere Durchmesser der Körner noch nicht groß genug war und nur etwa 1,5 bis 2 mm betrug. Die Temperatur des Gemenges

>eliLiu hei der l.nllecrung des intensivmiseher etwa >(! C . Das Gemenge wurde in dem Lagerbehälter 13 auf- ;elangcn um! von üort kontinuierlich einem Granuliei'-■.ller in einer Menge von 1125,3 kg/Std. zugeführt, jleiih/eiiig wurde dem Granulierteller Wasser UbT eine Josierpumjie in einer Menge von 60,5 kg/Std. zugesetzt.

Aus dem Granulierteller tragen kontinuierlich kugelörmige Granulate mit gleichmaßigem Durchmesser aus. )er Granulatdurchmesser konnte nach Wunsch Inneruilb de* Bereiches von 5 bis 20 mm eingestellt werden, ndeni die Drehzahl, die Neigung des Granulierteller» inu/oiier tue Wasserzugabe variiert wurden. Der h'euchigkeitsgehali der aus dem Granulierteller austretenden iraiuiUiie lay /wischen 7 und lO's..

\ on Llcm Granulierteller wurden die Granalien direkt

10

12

einem Trommeltrockner 16 zugeführt und dort auf 150 bis 200 C erhitzt. Die Temperatur in dem Trommeltrockner wurde durch indirekies brwärmen mit Rauchgasen aus der Glasschmelzwanne erzeugt. Aus dem Trommeltrockner wurden 1080 ky/Stü. trockener und sehr fester Granulate abgezogen. Diese konnten o.inc Bruch und Abrieb zu den Lagersilos gebracht werden, da sie nicht hygroskopisch waren. Beim Schmelzen die?er Granulate ergab sich ein Glühverlust von nur etwa 7"„.

Im Abstand von mehreren Stunden wurden Granulate entnommen und auf ihre Zusammensetzung chemisch untersucht. Die Analyseergebnisse zeigten eine sehr gleichmäßige Zusammensetzung des granulierten Gemenges, die dem theoretischen Soll-Lrgebnis ziemlich genau entsprach.

Komponenten

theoretische	Zusammensetzung	Zusammensetzung
Zusammensetzung	von Granulat 1	von Granulat 2
64,17	64,10	64,20
2,90	2,80	2,85
8,78	8,70	8,80
1,72	1,60	1,80
13,83	13,80	13,90
8,60	9,00	8,45

AI₂O₁

CaO

MgO

Na₂O + K₂O

Glühverlust

zusammen

100,00

100,00 100,00

Die Granulate wurden zur Herstellung von Grünglas in einer Schmelzwanne mit 70 nv Schmelzfläche verwendet. Ks wurde eine tägliche Schmelzleisiung von 205,8 ι entsprechend 2.94 l/m/Tag erreicht. Mit herkömmlichen Glasschmelzgemengcn konnte bei der gleichen Schmelzwanne nur eine maximale Tagesleistung von 147 ι entsprechend 2,1 l/nr/Tag erreicht werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Stückigmachen von Glasschmelzgemengen aus Sand, einer wenigstens teilweise aus Natronlauge und dem Rest aus Soda oder anderen Natriumverbindungen bestehenden Natriumkomponente und gegebenenfalls anderen in Glasgemengen bekannten Feststoffkomponenten unter Teilumsetzung des Sandes mit der Natronlauge in der Hitze ohne direkten Kontakt mit CO₂, wobei mit wasserlöslichen Silikaten überzogene Sandkörner gebildet werden, und anschließendem Zumischen der restlichen Gemengekomponenten, dadurch gekennzeichnet, daß man durch mechanische Behandlung die wasserlöslichen Silikate wenigstens teilweise von den Sandkörnern ablöst und nach gleichförmigem Durchmischen mit den restlichen Gemengekomponenten di>s Gemenge in Anwesenheit von 5 bis 15Gew.-*t Wasser agglomeriert und gegebenenfalls trocknet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man mit der Natronlauge bei einer Temperatur von 250 bis 450 C, vorzugsweise bei 350 bis 400* C. während 5 bis 60 Minuten teilweise umgesetzten Sand verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Umsetzung mit der Nutronlauge mit Rauchgasen einer Glasschmelzanlage indirekt erhitzten Sand verwendet.

4. Verfahren nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daßoan vo- der Umsetzung mit der Natronlauge auf eine Temperatur oberhalb der Umseizungstemperatur. vorzugsweise auf 600 bis 900'C. vorerhiizten und durch anschließendes Zumischen der Natronlauge mil dieser teilweise umgesetzten Sand verwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß man mit 30- bis 70%lger, vorzugsweise mit etwa 50'i.igcr NaOM teilweise umgesetzten Sand verwendet.

6. Verfahren nach Anspruch I bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß man von jedem Ansatz einen Teil, vorzugsweise 20 bis 70 Gew.-",,. des Reaktionsgemisches der Umsetzung des Sandes mit der Natronlauge zu dem nächsten Ansatz zurückführt.

7. Verfahren nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß man von dem Reaklionsgemisch jeweils so viel zu dem nächsten Ansatz zurückführt, daß dieser die gesamte für die Endzusammensetzung des Glasschmel/genvenges erforderliche Natronlaugengcmcnge ohne Sedimentation der Feststoffe, vorzugsweise 5 bis 25 Cicw.-"... Natronlauge aufnimmt.

8. Verfahren nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Teil des Reaktionsgemlsches der Umsetzung des Sandes mit der Natronlauge nach wenigstens teilweise mechanischem Ablösen der wasserlöslichen Silikate von den Sandkörnern zu dem nächsten Ansatz zurückführt.

9. Verfahren nach Anspruch I bis 8. diidureh gekennzeichnet, daß man das Gemenge vor dem Agglomerieren in einem Intensivmischer mil einer Mischenergieeinleitung über 3 kW/100 kg des Gemenges, vorzugsweise mit einer Mischenergieeinleitung von 5 bis 15 kW/100 kg des Gemenges. gleichzeitig durchmischt.

10. Verfahren mich Anspruch 9. dadurch gekennzeichnet, daß man als Intensivmischer einen Gegen-

strommischer verwendet.

11. Verfahren nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemenge nach dem gleichförmigen Durchmischen in demselben Intensivmischer agglomeriert.