DE2435193C2 - Verfahren zum Herstellen von Kornagglomeraten, die insbesondere zur Herstellung von Glas bestimmt sind, sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum Herstellen von Kornagglomeraten, die insbesondere zur Herstellung von Glas bestimmt sind, sowie Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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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.
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
340
330
345
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:
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.
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.
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 (1)
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:
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