DE2435193C2

DE2435193C2 - Verfahren zum Herstellen von Kornagglomeraten, die insbesondere zur Herstellung von Glas bestimmt sind, sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2435193C2
Application number: DE2435193A
Authority: DE
Inventors: Georges Chalon sur Saone Meunier
Original assignee: Saint Gobain Industries SA
Current assignee: Saint Gobain Industries SA
Priority date: 1973-07-24
Filing date: 1974-07-22
Publication date: 1986-04-24
Also published as: NL176067B; LU70588A1; JPS5049312A; ES428620A1; IE41202L; BR7406036D0; US3907956A; NO742691L; SE397188B; BE818057A; IE41202B1; IT1017066B; FR2238678A1; NL176067C; DE2435193A1; FR2238678B1; CA1050272A; SE7409519L; GB1459930A; NO136295B

Description

a) der Sand wird vor dem Einführen in das Wirbelbett auf 750—870° C erwärmt;

ic b) die Alkylihydroxydlösung wird auf maximal ca. 100⁰C vorgewärmt und gleichförmig in dem Wirbelbett verteilt;

c) das Wirbelbett wird mechanisch etwa auf dem Niveau, auf dem die Alkalihydroxydlösung eingeführt wird, durchgerührt und

d) die Reaktionstemperatur des Wirbelbetts wird auf wenigstens 320° gehalten, indem die Einführungstemperaturen des Sandes, des Fluidisiergases und der Alkalihydroxydlösung in Abhängigkeit der Durchsätze sowie des SiC>2/Na2O-Verhältnisses und der Konzentration der Alkalihydroxidlösung eingestellt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß dem Wirbeibett außer dem Hauptbestandteil Sand auch oulverisiertes Natriumcarbonat, Kalkstein, Feldspat und Dolomit in zur Glasherstellung üblichen Anteilen ?v!geführt werden, welche vor dem Einführen in das Wirbelbett in den über dem Wirbelbett aufsteigenden heißen Gasen erwärmt werden.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, mit einem vorzugsweise zylindrischen Reaktor mit vertikaler Achse, der mit Einlassen für den Sand, die Alkalihydroxidlösung und die Gase, mit einem Gitter am Boden des Reaktors für den Durchlaß der Gase zum oberhalb des Bodens angeordneten Wirbelbett und mit einem Auslaß zum Abziehen des Endproduktes versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufheizvorrichtung (1) für den Sand dem Reaktor <2) vorgeschaltet ist und daß im Reaktor (2) zum gleichmäßigen Verteilen der Alkalihydroxidlösung im Wirbelbett (45) ein Drehverteiler (32) vorgesehen ist. dessen eines Ende außerhalb des Reaktors (2) mit einer Alkalihydroxidspeisung (34) verbunden ist, während sein anderes Ende eine Einspritzdüsenanordnung (37) aufweist, die von einem radial im Wirbelbett ausgerichteten Dreharm gebildet ist, der in einer Ebene senkrecht zur Achse des Reaktors (2) drehbar ist und mindestens eine Reihe Löcher aufweist, welche die Lösung austreten lassen, wobei der Drehverteiler ferner tine Rü>.vorrichtung (49) mit davon wegragenden Stangen (50) nach Art eines Rechen;, aufweist, welche die Bildung von die Homogenität des Wirbelbettes (45) störenden Zonen verhindert

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 3.

Bei der Herstellung von Glas unter Verwendung von Siliciumsandkörnern ist es deswegen schwierig, eine glasige homogene Masse zu erzielen, weil die Oberfläche der Sandkörner sehr beständig gegen chemischen Angriff ist. Die Heterogenität eines Glases beruht beispielsweise auf der Flüchtigkeit bestimmter Ausgangsmaterialien oder auch einer Segregation, die sich als Folge eines vorzeitigen Schmelzens gewisser Ausgangsmaterialien, beispielsweise Natriumkarbonat oder Siliciumdioxid- oder kieselsäurearmen Silikaten einstellt, die als Zwischenprodukte während der Herstellung des Glases erzeugt werden. Segregationen ergeben sich auch beim Auftreten von Stoffen geringerer Dichte, beispielsweise infolge allotropischer Veränderungen des Quarzsandes, die die Neigung haben, sich durch Flotation von der Schmelze zu trennen.

Man hat versucht (DE-PS 15 96 383), diese Nachteile dadurch zu beheben, daß man den Schmelzvorgang in

so Etappen aufgliedert, wobei man ein Zwischenprodukt bildet, welches durch Reaktion zwischen Sand und Natriumcarbonat erhalten wird und aus Siliciumdioxid und Natriummetasilikat gebildet ist. Hierbei führt man von oben in einen Reaktor vorgewärmten Sand sowie eine konzentrierte Lösung aus Natriumhydroxid ein. Gleichzeitig wird dem Reaktor von unten durch eine perforierte Platte bzw. Gitter ein Heißgas zugeführt, so daß sich innerhalb des Reaktors ein Wirbelbett bildet, in welchem sich ein Schaufelrührwerk dreht. Damit erhält man aber noch nicht ein vollständiges Gemenge, sondern nur ein Zwischenprodukt aus Natrium und Silicium mit getrennten Körnern, die praktisch gleiche Größe wie einfache Sandkörner haben. Ferner ist das nach diesem Verfahren erhaltene Produkt sehr aggressiv für die Schleimhäute, empfindlich bei Aneinanderreihen und gegen Abrieb und backt ferner aufgrund von Feuchtigkeitsabsorption leicht zusammen.

Bei einem bekannten Verfahren und einer bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Art (US-PS 35 29 979) wird η einem Reaktor ein Siliciumsandkörper enthaltendes Wirbelbett durch Einblasen eines Gases erzeugt, dem eine wäßrige Lösung eines Alkalihydroxids zugeführt wird. Das Wirbelbett wird auf einer Temperatur oberhalb derjenigen Temperatur gehalten, bei welcher Sand und Alkalihydroxid unter Bildung eines Alkalisilikats reagieren. Der Sand wird erst innerhalb des Wirbelbetts erwärmt und zwar aufgrund der zur Erzeugung des Wirbelbetts dem Reaktor zugeführten Heißgase. Dies ist aber deswegen nachteilhaft, weil durch die dem Reaktor zugeführten Heißgase einerseits die Reaktionstemperatur des Wirbelbetts bestimmt wird, wovon letztlich auch die Menge an mit den Sandkörnern reagierender Nairiumhydroxidlösung abhängig ist, und andererseits die Bedingungen für die Erzeugung eines Wirbelbetts bestimmt werden. Das heißt, die Menge der dem Reaktor zugeführten Heißgase ist abhängig von dem zu erzeugenden Wirbelbett und kann nicht beliebig

erhöht werden, da sonst nicht den Bedingungen zur Erzeugung eines Wirbelbetts Rechnung getragen wird. Dies wirkt sich aber wiederum unmittelbar auf die Regelung der Reaktionstemperatur aus, da Einstellungen der Reaktionstemperatur über die Heißgase nur soweit möglich sind, als die Bedingungen des Wirbelbetts aufrechterhalten werden. Würde nämlich die Menge an Heißgasen nur im Sinne einer Erhöhung der Reaktionstemperatur erhöht, so könnte dies ein Wegblasen der Sandkörner zur Folge haben. Aus diesen Zusammenhängen ergeben sich aber Begrenzungen hinsichtlich der Menge des mit dem Sand in Reaktion gebrachten Natriumhydroxids. Ferner wird bei dem bekannten Verfahren das Natriumhydroxid von der Seite des Reaktors her in das Wirbelbett eingeführt, wodurch die Verteilung des Natriumhydroxids innerhalb des Wirbelbetts ungleichmäßig ist, mithin nicht gleiche Reaktionsverhältnisse über den gesamten Querschnitt des Reaktors gegeben sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit welchen sich optimale Reaktionsbedingungen im Wirbelbett für die Reaktion zwischen Sand und Natriumhydroxidlösung einstellen lassen, um Kornaggregate mit möglichst geringen Feinteilen zu erhalten, bei welchen die Sandkörner durch Natriummetasihicat miteinander verschweißt sind.

Diese Aufgabe wird verfahrensgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 enthaltenen M erkmale gelöst

Dadurch, daß der Sand vor dem Einführen in das Wirbelbett auf 750 bis 870° C erwärmt wird und auch die Alkalihydroxidlösung auf maximal ca. 100°C vorgewärmt wird, ist die für den Erhalt der Reaktionstemperatur verantwortliche Wärmequelle nicht mehr auf die dem Reaktor zur Erzeugung des Wirbelbetts zugeführten Heißgase begrenzt, vielmehr dienen sowohl der dem Reaktor zugeführte vorerhitzte Sand wie auch die dem Reaktor zugeführten Heißgase als Wärmequelle. Dadurch lassen sich» gute Reaktionsbedingungen einstellen, die unabhängig von den zur Erzeugung des Wirbelbetts erforderlichen Bedingungen sind. Aufgruid der gleichförmigen Verteilung der Alkalihydroxidlösung im Wirbelbett ergibt sich eine Homogenisierung des Wirbelbetts. Dadurch, daß das Wirbelbett mechanisch durchgerührt wird, verhindert man die Bildung von Zonen, weiche die Homogenität des Wirbelbetts stören könnten. Ferner wird durch das mechanische Durchrühren des Wirbelbetts eine Schichtbildung aus pastenförmigen Produkten verhindert, die ansonsten für eine Trennung des Wirbelbetts in zwei voneinander isolierte Schichten führt, nämlich in eine untere Schicht mit hoher Temperatur und eine obere Schicht von niedriger Temperatur, was wiederum die Homogenität des Wirbelbetts beeinträchtigt Dadurch, daß die Reaktionstemperatur des Wirbelbetts auf wenigstens 320" gehalten wird, ist ein schneller Reaktionsablauf gewährleistet und kommt es zu einer Reaktion einer ausreichenden Menge an Natriumoxid mit den Siliciumsandkörnern.

Zweckmäßigerweise führt man aus Gründen der Wirtschaftlichkeit eine Lösung von 40 bis 70%, vorzugsweise 50 Gew.-% Natriumhydroxid dem Wirbelbett zu.

Die erhaltenen Kornagglomerate bereiten keine Schwierigkeiten hinsichtlich einer Segregation beim Mischen mit komplementären Produkten zur Erzeugung von Glas. Ferner läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren der Brennstoffverbrauch senken. Auch ist das erhaltene Produkt wenig aggresiv für die Schleimhäute und relativ unempfindlich gegen Zerreiben und Abrieb. Die Kornagglomerate besitzen ferner eine relativ geringe Dichte zwischen i,0 und i,i. Der Gehalt an Feinteiien liegt bei 0,5 bis 2% mit einem Durchmesser gleich oder kleiner als 0,125 mm und Körner in einer Größe zwischen 0,4 und 0,8 mm liegen zu etwa 60% im Agglomerat vor. Der geringe Gehalt an Feinteilen und die geringe Dichte sind vorteilhaft für eine spätere Verarbeitung, weil «.ich hierdurch die Kornagglomerate gut verwirbeln lassen. Die Kcrnaggloiriciaie sind ferner nurmehr gering hygroskopisch, so daß ein Zusammenbacken weitgehend verhindert ist

Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des Verfanrens ist durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 3 enthaltenen Merkmale gekennzeichnet.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispieie der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, F i g. 2 schematisch die Ansicht eines Drehverteilers,

F i g. 3 eine mögliche Lage der Stäbe der Rührvorrichtung,

Fig.4 einen Schnitt durch eine Rampe, die mit öffnungen zwecks Verteilung der Alkalihydroxidlösung versehen ist,

F i g. 5 einen Reaktor zur Herstellung eines Glases sowie F i g. 6 analog F i g. 5 einen weiteren Reaktor für die Glasherstellung.

Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Aufheizvorrichtung in Form eines wärmeisolierten Turms 1, der zur Erwärmung des Sandes in Körnerform mittels heißer Gase dient, sowie einem Reaktor 2, der dazu bestimmt ist, in einem Wirbelbett den erwärmten Sand in Reaktion /nit Tröpfchen kaustischer Alkalihydroxidlösung zu versetzen

Der Heizturm 1 ist an seinem oberen Teil la mit einer Drehverteilereinrichtung für trocknen Sand versehen, der durch einen Fülltrichter 4 gebildet ist, der in Verbindung mit einem Rohr 5 und einer Rampe 6, die drehbar am Turm 1 gelagert sind, stehen. Diese Rampe ist von einem nicht dargestellten Schlitz durchbohrt, dessen Form und Querschnitt als Funktion des Sanddjrchsatzes variabel sind.

Unterhalb des Rohres und der Rampe sind Füllkörper 7 und 8 angeordnet, sogenannte Pallringe. Diese Füllkörper sind oberhalb einer Heizkammer 9 angeordnet, die mit Warmluft, heißen Gasen oder Rauchgasen von einem Brenner 10 aus gespeist ist, der gegegebenfalls einem nicht dargestellten Wärmeaustauscher zugeordnet ist. Ein im oberen Teil la des Turmes abzweigendes Rohr ermöglicht es der Luft, dem Gas oder den Rauchgasen zu einer Entstaubungseinrichtung 12, beispielsweise einem Zyklon, zu gelangen, bevor sie in die Atmosphäre ausgestoßen werden.

Der untere Teil \b des Turmes wird durch ein enges Rohr 13 gebildet, welches von einer wärmeisolierten Hülle 14 umgeben ist und in einem Eintrittssiphon 15 endet, in dem der erwärmte Sand mittels Luft oder Gas fluidisiert wird, welches über ein Rohr 16 unterhalb einer porösen oder perforierten Platte 17 zugeführt wird.

Der Reaktor 2 ist in eine Reaktionskammer 20 und einen Windkasten 21 mittels eines Gitters, einer perforierten Platte oder einer porösen Platte 22 unterteilt.

An die Reaktionskammer 20 sind an Stellen 23, 24, 25 Leitungen gleicher Bezugszeichen angeschlossen, die

mit dem Sandeintrittssiphon 15, einem Austrittssiphon 26 für das Fertigprodukt und einer Entstaubungsvorrichtung 27 in Verbindung stehen, welch·; einen Zyklon 28 und eine Naßreinigungsvorrichtung 29 umfaßt. Der Austrittssiphon 26 analog dem Eintriti:ssiphon ist wie dieser mit einem Rohr 30 versehen, welches dazu dient, Luft oder Gas unter einer porösen oder perforierten Platte 31 zuzuführen. Wichtig ist zu wissen, daß die Anschlußstelle 23 oberhalb des Gitters Ά2 jedoch sich unterhalb der Anschlußstelle 24 befindet, die selbst unterhalb der Anschlußstelle 25 vorgesehen ist. Im übrigen hat man festgestellt, daß man auch den Sand an einer

ίο weiter oben befindlichen durch den Eintritt 23a verdeutlichten Stelle einführen kann.

Um in die Reaktionskammer Tröpfchen der Natriumhydroxidlösung geben zu können, wird ein am Reaktor 2 fester Drehverteiler 32 mit Natriumhydroxid aus einem Speicher 33, der beispielsweise aus Nickel besteht, und einer Leitung 34 zugeführt, die mit einer vorzugsweise elektrischen Heizeinrichtung 35 ausgestattet ist. Der Drehverteiler 32 wird gebildet durch ein Rohr 36, eine Einspritzdüsenanordnung in Art einer perforierten, also mit Löchern versehenen Rampe 37 und eine Rührvorrichtung 49, die hier in Form eines Rechens dargestellt ist, der in der Lage ist, den Vorhang zu brechen, welcher die Tendenz hat, sich im Wirbelbett zu bilden. Der Drehverteiler ist drehbar am Reaktor 2 über eine Drehrichtung 38 gelagert, und wird über einen nicht dargestellten Motor in Drehung versetzt. Man sieht, daß die Rampe 37 zwischen die Abzweigstelle 24 und das Gitter 22 zwischengeschaite? ist (siehe such Fig. 21 Unter diesem Gitter ist der Windkasten 21 angeordnet, der über ein Organ 40 mit Druckgas gespeist wird.

Um eine günstige Verteilung des Gases unter dem Gitter sicherzustellen, ist dieser Windkasten vorteilhaft mit

einer Membran 41 und Schaufeln 42 versehen, wobei ein Gebläse 40 dann den Windkasten derart umgibt, daß eine tangentiale Gaszufuhr möglich wird. Das in der Membran 41 beschleunigte Gas verteilt sich dann unter dem Gitter in einem Gasstrom, die Schaufeln 42 hindern diesen Strom daran, seine Drehung fortzusetzen.

Man kann jedoch auch auf die Siphons 15 und 26 verzichten, indem man den unteren Teil Ib des Heizturmes und der Leitung 46 an den Reaktor anschließt: der Eintrittssiphon 15 ist nicht unerläßlich, obwohl er eine Sperre bildet und das Aufsteigen von Tröpfchen oder Dämpfen aus Natriumhydroxidlösung im Rohr 13 und im Heizturm 1 vermeidet. Der Austrittssiphon 26 ist ebenfalls nicht rnverläßlich, obwohl er es ermöglicht, das aus dem Reaktor über die Anschlußstelle 24 austretende Produkt zu homogenisieren. Dieses Produkt neigt nämlich dazu, sich mit Natriumhydroxid anzureichern, wenn die Verteilerrampe 37 unter der Anschlußstelle 24 passiert.

Um den Reaktor mit Sand zu speisen, kann man auch einen isolierten Turm verwenden, der mit Gittern oder perforierten Böden ausgestattet ist, von denen einige, wie weiter unten mit Bezug auf F i g. 5 näher dargelegt wird, Füllkörper tragen.

Die Arbeitsweise der oben beschriebenen Vorrichtung ist die folgende:

Der Drehverteiler wird kontinuierlich mit trocknem Sand mittels geeigneter Einrichtungen, beispielsweise einem Sammeltrichter 43 und einem Transportband 44 beaufschlagt, die dazu dienen, in den Aufgabetrichter 4 trockenen Sand einzufüllen.

Der Schlitz der Rampe 6 ermöglicht es, ihn in einer regelmäßigen Schicht auf der Füllung des Füllkörpers 7

und dann auf der des Füllkörpers 8 zu verteilen, wo der Sand auf die heißen Gase trifft, die aus dem Brenner 10 gegen das Rohr 11 und die Entstaubunjsvorrichtung 12 nach oben steigen. Da der Sand somit im Gegenstrom zu den Gasen im oberen Teil Xa des Turmes 1 zirkuliert, strömt er nach Erwärmung durch das Rohr 13 in den Eintrittssiphon 15, wo er unter der Wirkung von Luft oder Gas verwirbelt wird, die unter der porösen Platte 17 zugeführt werden. Von dort gelangt der Sand über die Anschlußstelle 23 (oder 23a^in die Reaktionskammer 20, wo die erwärmten Sandkörner in Kontakt mit Tröpfchen aus Natriumhydroxid treten, die aus der perforierten Rampe 37 <izz Drehverteilers 32 austreten.

Unter der Wirkung des das Gitter 22 durchsetzenden Gasstrahls bilden die Sandkörner und die Lösungströpfchen ein Wirbelbett 45, wo das Natriumhydroxid am Sand reagiert und sich ein Zwischenprodukt ergibt, das zur Herstellung von Glas oder Silikaten bestimmt ist Dieses Produkt fließt kontinuierlich aus der Anschlußstelle 24 zum Austrittssiphon 26 und über eine Leitung 46, die mit dem Siphon in Verbindung steht, und eine Rinne 47 in ein Gefäß 48. Man sieht, daß das Wirbelbett 45 sich zwischen dem Gitter 22 und der Anschlußstelle der Leitung 24 an der Realc'ionskammer 20 und dem Reaktor 2 erstreckt. Hieraus folgt, daß der erwärmte Sand sowie die Lösungströpfchen, die jeweils aus der Leitung 23 und dem perforierten Drehverteiler 37 austreten, mitten in das Wirbelbett 45 geführt werden, wobei dieser perforierte Drehverteiler im übrigen in dem Wirbelbett untertaucht.

F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform des Drehverteilers. Nach dieser Ausführungsform, welche zu günstigen Ergebnissen führt jedoch nicht als beschränkend anzusehen ist, hat die Rührvorrichtung, die die Bildung des Vorhangs verhindern soll, die Form eines Rechens. Eine zweckmäßige Stellung der Zähne ist in Fi g. 3 gezeigt wo αεΓ Pfeil die Drehrichtung angibt

In F i g. 4 ist ein Schnitt durch den Verteiler dargestellt wobei eine vorteilhafte Anordnung der Lochreihen gezeigt ist Die Anordnung 37 ist mit Löchern auf der der Drehrichtung gegenüberliegenden Seite versehen, um Natriumhydroxidlösung in die fluidisier te Masse einzuführen.

Die Form dieses Verteilers kann modifiziert werden. Der Umstand, daß die Natriumhydroxidiösung mitten in das Wirbelbett eingeführt wird, ist wesentlich.

Die Drehgeschwindigkeit des Verteilers ist nicht kritisch; normalerweise liegt sie zwischen 10 und 45 Umdrehungen pro Minute.

Versuche haben gezeigt daß es vorteilhaft ist wenn man den Verteiler, wie in den Zeichnungen dargestellt relativ nahe am Bodengitter, beispielsweise zwischen 4 und 6 cm für einen zylindrischen Reaktor von 80 cm Durchmesser anbringt

F i g. 5 zeigt einen mit Böden 61 ausgestatteten Reaktor zur Erwärmung weiter zur Glasherstellung üblicher

Bestandteile bevor sie in das Wirbelbett gebracht werden. Vorgesehen ist eine Leitung 60. welche diese Substanzen in die Reakiionskammer 20 oberhalb der Böden 61 führt.

Falls man die Produkte in das Wirbelbett 45 kalt einführt, mündet die Leitung 60 in der Reaktionskammer 20 an einer Stelle, die vorteilhaft etwa 0,30 m oberhalb des Bettes für den genannten zylindrischen Reaktor von 80 cm Durchmesser vorgesehen ist, wobei die Böden dann fortfallen (F i g. 6). 5

Unabhängig davon, ob die entsprechenden Produkte warm oder kalt in die Reaktionskammer eingeführt werden: das Glas ergießt sich in die Abzugsleitung 24. Hieraus folgt, daß man das Glas heiß in den Ofen, kontinuierlich und ohne Zwischenlagerung einführen kann, gegebenenfalls unter Fluidisierung oder mittels pneumatischen Transportes, indem man die Leitung 24 bis zu einem Glasschmelzofen verlängert.

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung. io

Durchgeführt wurden die Beispiele mit einem Turm 1 mit einer Höhe von 2,8 m, einem Maximaldurchmesser von 1,7 m, der mit einem oberen Füllkörper 7 aus sogenannten Pallringen und einer Dicke von 5 cm, sowie einem unteren Füllkörper 8 ebenfalls aus sogenannten Pallringen mit einer Dicke von 15 cm versehen war. Eintrittssiphon 15 und Austrittssiphon 26 nahmen einen Durchsatz an Verwirbelungsluft von 7m³ pro Stunde auf. ,

Der für Versuche benutzte im wesentlichen zylindrische Reaktor 2 wies eine Höhe von etwa 4 m und einen 15 Innendurchmesser von 0,80 m entsprechend einem Querschnitt von 0,5 m² auf; das Wirbelbett 45 hatte eine Dicke von 0,50 m. Der Windkasten war mit einer Membran 51 mit einer Dicke von 60 mm versehen, die eine kreisförmige öffnung mit einem Durchmesser von 200 mm aufweist, und mit 6 rechteckigen Schaufeln 42 von [■'■■

einer Höhe und einer Breite von jeweils 400 bzw. 240 mm ausgestattet ist. '■'.'.

Die verwendete, 50% Natriumhydroxid enthaltende Lauge wurde auf eine Temperatur von 100"C mittels 20 >; einer elektrischen Einrichtung 35 erwärmt. [Jj

Verwendet wurde ein Drehverteiler, wie er in den F i g. 2, 3 und 4 dargestellt wurde, der bei einer Geschwin- .'.'

digkeit zwischen 10 und 45 Umdrehungen pro Minute drehte. Der Drehverteiler befindet sich 5 cm oberhalb des q;

Gitters. ΐ

Bei sämtlichen Beispielen wurde Roncevaux-Sand naturfein verwendet; die Körner hatten einen Durchmesser 25 'i von weniger als 0,5 mm. S

Beispiel 1 ;,;

In der folgenden Tafel I sind die Reaktionsbedingungen, d. h., die Durchsätze an Sand und Gasen sowie die 30 ,,

Temperaturen dieser Ausgangsmaterialien sowie die Temperatur an einer zentralen Stelle im Wirbelbett aufge- "p

führt. Das theoretische Gewichtsverhältnis SiO2/Na2O = X ist in der letzten Spalte angegeben. '■

Als »theoretisches Verhältnis« wird das Verhältnis der jeweiligen Mengen an Siliciumdioxyd und Na2O ί

definiert, welche in den Reaktor eingegeben wurden. Die Versuchsdauer lag bei 7 Stunden. ν

In den Windkasten führt man Verbrennungsgase (Rauchgase), die aus der Verbrennung von CH₄ stammen, 35 «j

ein. Der in der Tafel angegebene Durchsatz ist der Durchsatz, bei dem die Brenner mit CH4 gespeist werden. ;ij

Es wurde festgestellt, daß das in den Rauchgasen vorhandene OO2 durch das NaOH völlig absorbiert wird. j.'

Tafel I *

Zeit Sand Lauge 50% Gas Temperaturen Verhältnis

Stunde Durchsatz Temp. Durchsatz Durchsatz d. heißen d. Reaktion X

kg/h "C kg/h mVh Gase

1	790	820	392	11	770	380	5,2	45 f<
2	790	820	392	1!	755	390	5,2	i
3	877	830	438	12	800	370	5,1	I
4	877	850	438	12	810	375	5,1	I
5	877	830	438	12	810	380	5,1
6	955	845	481	14	770	380	5,1	50 S
7	1120	835	562	14	770	370	5,1	1 i

Bei Versuchsende erhält man 1465 kg/h an Vorsilikat. Das Produkt enthält 0.2 bis 0,5% Agglomerate von einem Durchmesser größer als 5 mm.

55 Beispiel 2

In der gleichen Weise wie beim vorhergehenden Beispiel findet man in der nachstehenden Tafel II die ersuchsbedingungen über 7 Stunden eines Versuchs, der dazu bestimmt ist, ein Zwischenprodukt mit einem ieoretischen Verhältnis zwischen 3 und 3,8 herzustellen.

Die Speisung mit heißen Gasen erfolgt unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1.

	5	1	Sand	Temp.	24 35	193	Temperaturen	d. Reaktion	Verhältnis
'.'' Tafel II	2	Durchsatz	•c			Λ. heißen		X
Zeit	3	kg/h	805	Lauge 50%	Gas	Gase	395
Stunde	ίο 4	519	800	Durchsatz	Durchsatz	815	390	3,8
5	519	835	kg/h	mVh	810	375	3,8
6	519	827	348	15	815	355	3,4
7	519	325	348	15	805	360	3,1
	519	830	389	15	825	355	3,1
	540	830	428	16	810	360	3,2
540	428	16	820		3.0
	435	17
	458	19

Bei Versuchsende erhält man 770 kg/h eines Vorsilikats mit einem Verhältnis von /Ygleich etwa 3.

2% der Agglomerate haben bei Versuchsende einen Durchmesser von mehr als 5 mm.

Bei diesen beiden Beispielen zeigen die Analysen bei Debye-Scherrer-Spektrometrie, daß im erhaltenen Zwischenprodukt Quarz und Natriummetasilikat in erheblichen Mengen und Natriumcarbonat in geringer Menge vorhanden sind.

Beispiel 3

Nach diesem Beispiel verwendet man als Fluidisierungsgas kalte Luft. Unter diesen Bedingungen muß man mit einer geringeren Natriummenge als bei den vorhergehenden Beispielen rechnen, um ein günstiges Einführen in das Wirbelbett zu erhalten, da dessen Temperatur niedriger liegt Das Verhältnis X ist also höher als bei den vorhergehenden Beispielen.

In Tafel III sind die Betriebsbedingungen über 3 Stunden dargestellt.

Tafel III

Zeit Stunde

Sand Durchsatz, kg/h

Temp, ° C

50°/oige Lauge Durchsatz, kg/h

Luft Durchsatz, mVh

Reaktionstemperatur,'

Verhältnis X

500 500 500

820 820 820

146 158 158

Beispiel 4

340
330
345

8,9 8,2 8,2

Nach diesem Beispiel stellt man ein Glas her, indem entsprechende kalte Produkte in das Wirbelbett eingeführt werden. Das Vorsilikat hat ein Verhältnis von X = 53·
Man vermischt zunächst die Produkte in den folgenden Anteilen:

Natriumcarbonat (Soda)	11,4 kg
Kalkstein	192 kg
Dolomit	270 kg
Feldspat	81,6 kg
Wasser	1,5 kg

so Mit Hilfe einer volumetrischen Dosiervorrichtung führt man diese Produkte in den Reaktor über ein im Innern des Reaktors angeordnetes Tauchrohr ein, dessen untere Öffnung sich etwa 30 cm oberhalb des Wirbelbettes befindet.
Die Arbeitsbedingungen sind in der folgenden Tafel IV wiedergegeben.

55 Tafel IV

Zeit	Sand	Temp,	50%ige	Komplemen- Gas	Durchs,	Temperaturen, ° C	Wirbel	Material	Gas-
Stunde	Durchs,	"C	Lauge	tärprodukte	m³/h	unter	bett	austritt	aust.
	kg/h		Durchsatz,	Durchsatz.		d. Gittern
		830	kg/h	kg/h	14		400	400	330
1	816	840	389	0	14	795	400	390	335
2	816	820	389	0	19	S05	390	390	350
3	790	800	389	324	19	820	385	390	350
4	790	800	389	324	19	815	390	390	350
5	790	800	389	324	19	815	390	390	350
6	800	389	324	820

Man erzeugt so etwa 1300 kg/h der Gesamtzusammensetzung. Wie nach den Beispielen 1 und 2 ist für den Fluidisierungsgasdurchsatr. die Speisemenge mit CH4 angegeben.

Nach diesem Beispiel liegt der Durchsatz höher bei sonst gleichen Bedingungen, als nach den Beispielen 1 und 2. Dies ist notwendig, um zusätzliche Wärme zuzuführen, um die Wärmeabsorption durch die kalten Komplementärprodukte zu kompensieren. Diese Erhöhung geht bis etwa 35%.

Das erhaltene Produkt umfaßt einen Anteil von 1 bis 2% an Agglomeraten von einem Durchmesser größer als 5 mm.

Der Vergleich der granulometrischen Kurven einer üblichen Zusammensetzung vom Typ Spiegelglas, erhalten in einem Mischer, und einer Gesamtzusarnmensetzung auf der Basis von Vorsilikat, welches kontinuierlich im Wirbelbett erhalten wurde, zeigt, daß letztere einen sehr interessanten Körnungszustand aufweist. Man verfügt nämlich über 20—25% von Partikeln mit einem Durchmesser größer als 1 mm anstelle von 2—3%; und insbesondere über 50% von Partikeln größer als 0,6 mm anstelle 50%, die größer als 0,2 mm sind.

Beispiel 5

Hergestellt wird ein Glas entsprechend dem vorhergehenden Beispiel; jedoch gibt man in das Wirbelbett heiße Komplementärprodukte. Man verwendet einen Reaktor, wie er in F i g. 5 dargestellt ist. Das Verhältnis X des Vorsilikats liegt bei 5,3.

Herstellung und Dosierung des Gemisches der Komplementärprodukte erfolgen wie in Beispiel 4 angegeben.

Man erwärmt die Kornplementärprodukte auf 2 Böden mit Pal'ringen. riie fest am Drehverteiler sitzen. Die so vorgewärmien Produkte fallen als Regen auf das Wirbelbett.

Die Arbeitsbedingungen sind in der nachstehenden Tabelle V angegeben.

Tafel V

Zeit	Sand	Temp.,	50%ige	Komplemen	Gas	Temperaturen, ⁰C	wirbel	Material·	Gas-
Stunde	Durchs,	°C	Lauge	tärprodukte	Durchs,	unter	bett	austritt	aust.
	kg/h		Durchsatz,	Durchsatz,	mVh	d. Gittern
		820	kg/h	kg/h			390	390	340
1	800	830	389	0	14	780	380	390	340
2	800	810	389	0	14	790	380	390	240
3	800	800	389	360	14	810	380	380	230
4	800	800	389	360	14	820	380	390	240
5	800		389	360	14	820
			Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Kornagglomeraten, die insbesondere zur Herstellung von Glas bestimmt sind, wobei ein Siliciumsandkörner enthaltendes Wirbelbett mittels eines Gases hergestellt wird, eine wäßrige Lösung eines Alkalihydroxyds in das Wirbelbett eingeführt wird und das Wirbelbett auf einer Temperatur oberhalb derjenigen Temperatur, bei welcher Sand und Alkalihydroxyd unter Bildung eines Alkalisilikats reagieren, gehalten wird, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: