DE2459840A1

DE2459840A1 - Rohglasmasse in form von pellets und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE2459840A1
Application number: DE19742459840
Authority: DE
Inventors: William Henry Engelleitner; Jun Samuel Bruce Floyd
Original assignee: Dravo Corp
Current assignee: Dravo Corp
Priority date: 1973-12-27
Filing date: 1974-12-18
Publication date: 1975-07-03
Also published as: DE2459840B2; FR2255946A1; US3914364A; GB1475509A; BR7410691D0

Description

Dravo Corporation
One Oliver Plaza
Pittsburgh, Allegheny County, Pa. 1522 / USA

Rohglasmasse in Form von Pellets und Verfahren zu deren Herstellung

Die Hauptrohkomponente zur kommerziellen Glasherstellung ist, abgesehen von Glasbruch (der aus Abfallglas besteht, das zum Zwecke der Wiederverwendung zerkleinert und demzufolge nicht im eigentlichen Sinne als Rohchargenmaterial anzusehen ist), Silikasand (SiOp), der etwa 50 bis 60 fo der gesamten Rohcharge ausmachen kann. Eine Alkaliverbindung des Natriums, in der Regel kalzinierte Soda bzw. Natriumcarbonat (NäpCO-,) oder kaustische Soda bzw. Natriumoxid (NapO) in Lösung als Natriumhydroxid (NaOH) ist die nächstwichtigste Rohchargenkomponente in prozentueller Hinsicht, die gegebenenfalls 20 $, berechnet als das verwendete NapO-Äquivalent,ausmachen kann. Eine zur Oxidbildung befähigte Erdalkaliverbindung, bestehend aus Kalkstein, Dolomit und Kombinationen derselben ist die dritte Hauptrohkomponente. Verschiedene andere Verbindungen, z. B. Feldspat, Borax, Pottasche, Flußspat, Zinkoxid und Bleioxid werden ebenfalls in geringen Mengen verwendet in Abhängigkeit vom Typ des herzustellenden Glases. Die .verschiedenen Zusammensetzungen sind dem Fach-

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mann bekannt und die vorliegende Erfindung betrifft nicht in erster Linie bestimmte Formulierungen. Vor allem betrifft die vorliegende Erfindung nicht den angegebenen Glasbruch.

Die erfolgreiche Pelletisierung von Eisenerz zur Verwendung in Hochöfen und die daraus resultierenden Vorteile und wirtschaftlichen Gewinne gaben den Anstoß zu Überlegungen über die mögliche Verwendung der Pelletisierung anderer Rohmaterialien mineralischen Charakters zur Verwendung in anderen Industriezweigen, einschließlich der Glasindustrie. So werden z. B. in der Flachglasindustrie die Beschickungsmaterialien kontinuierlich aufgeschmolzen an einem Ende eines Ofens hoher Kapazität und das aufgeschmolzene Glas wird mit hoher Geschwindigkeit am anderen Ende desselben abgezogen. Die Vorteile der Vereinigung der Rohchargenmaterialien in zum Aufschmelzen bestimmte Kompaktformlinge wurden bereits erkannt und in zahlreichen Patentschriften und Veröffentlichungen beschrieben. In diesem Zusammenhang sei z. B. verwiesen auf die USA-Patentschriften 3 542 534 und 2 366 473, auf die Veröffentlichung Yamamoto "Pelletizing the Glass Batch" in der September-Ausgabe von "Glass Industry", 1968, Seite 491, sowie auf die deutschen Patentschriften 1 814 624 und 1 952 274. Verwiesen sei ferner auf den Artikel W. H. Engelleitner "Pelletizing Disc Applications In Ceramic Processing" in der Dezember-Ausgabe von "Ceramic Age", 1966, Seite 24.

Auf den ersten Blick könnte es scheinen, daß die kommerziell wirtschaftliche Pelletisierung von RohglasChargenkomponenten kein besonderes Problem sein könnte im Hinblick auf die erfolgreichen Praktiken der Pelletisierung anderer Materialien, insbesondere von Eisenerz, doch ist dies aus verschiedenen Gründen nicht der Fall und die bisher vorgeschlagenen Techniken erweisen sich als zu teuer oder zu unbefriedigend für weit verbreitete kommerzielle Anwendung. Nachdem die Pellets gerollt sind, müssen sie eine ausreichende Festigkeit aufweisen, um der innerbetrieblichen Handhabung zu widerstehen, bis sie gehärtet sind, und

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zweckmäßigerweise sollten sie bei niedriger Temperatur gehärtet werden, d. h. unterhalb derjenigen Temperatur, bei welcher die Glasbildungsreaktionen oder der Schmelzfluß, welche zu einem Zusammenbacken der Pellets oder zu deren Erweichen führen wurden, auftreten. Die gehärteten Pellets sollten nicht-hygroskopisch und fest genug für lose Lagerung sein; ferner praktisch nicht-stäubend, und organische oder andere Bindemittel, die zur Pelletisierung der in anderen Industriezweigen verwendeten Komponenten verwendbar sind, können schaden oder eine Verfärbung des Glases bewirken und sind daher von geringem oder überhaupt keinem praktischen Wert für eine kommerzielle Anwendung bei der Glasherstellung. Wegen des hohen Abriebs des Silika- bzw. SiIiciumdioxidsandes, welcher zu einem raschen Verschleiß der Extrudier- oder Formpreßdüsen führt, ist eine Agglomeration in Vorrichtungen dieses Typs kommerziell nicht durchführbar und Pelletisiertrommeln, wie sie zur Herstellung von Erzpellets verwendet werden, erweisen sich zur Pelletisierung von Glaschargen als unbefriedigend wegen der Ungleichmäßigkeit sowohl der Große als auch der Zusammensetzung der dabei erhaltenen Agglomerate, sowie aus anderen Gründen.

Anfang und Mitte der fünfziger Jahre beteiligte sich die Anmelder in intensiv an der kommerziellen Herstellung von Eisenerzpellets durch Industrieunternehmen in' USA und Canada und sammelte dabei ausgiebige Erfahrungen im Rollen von Pellets auf einem geneigten Pelletisierteller. Darauf aufbauend wurden intensive Untersuchungen über die Pelletisierung von Glaschargenkomponenten angestellt. Ab 1958 wurden Versuche über Glasformulierungen und die verschiedensten auf diesem Gebiete verwendbaren Materialien durchgeführt, die für Produkte wie z. B. Behälter, Flachglas, gepreßtes und geblasenes Glas, Fiberglas und technisches und optisches Glas bestimmt waren* Unter Verwendung der verschiedensten Apparaturen und Anlagen wurden schließlich Ergebnisse erzielt, die sich als befriedigend und kommerziell verwertbar für die Herstellung von Flachglas, Behälterglas und

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technisches Glas erwiesen.

Bei der Pelletisierung von Erzkonzentrat treten wenig Schwierigkeiten auf, da die Konzentrate von praktisch gleichförmiger Konsistenz bis zu maximalen Partikelgrößen und Zusammensetzungen sind und eine Proportionierung verschiedener Komponenten auf einen Durchschnittswert in jedem Pellet nicht in Präge steht. Bei der Pelletisierung von Glaschargenkomponenten ist es demgegenüber wichtig, daß innerhalb enger Toleranzen jedes Pellet £de in der Charge vorliegende Komponente im geeigneten Verhältnis zu den übrigen Komponenten in der gesamten Charge enthält; so soll eines nicht vorwiegend aus Soda, das andere vorwiegend aus Siliciumdioxid usw. bestehen. Dessen ungeachtet wohnt dem Rollen von Pellets an sich ein selektiver Charakter inne; so haften einige Partikel leichter als andere; manche halten Feuchtigkeit zurück oder adsorbieren Feuchtigkeit anders als andere und feinteilige bilden leicht Kügelchen, tendieren zur Abstoßung gröberer Kerne usw. Diese Selektivität beeinträchtigt die Gleichförmigkeit der Zusammensetzung der'einzelnen Pellets, welche für Glaschargenagglomerate notwendig ist.

Von den verschiedensten Seiten hat es nicht an Versuchen gefehlt, Glaschargenkomponenten zu pelletisieren, wobei bald erkannt wurde, daß Pellets erfolgreich in einer kontinuierlichen und stabilen Weise herzustellen sind, wenn sämtliche Komponenten auf eine Partikelgröße von 0,074 mm und darunter (welche ein 200 mesh-US-Standardsieb passieren) vermindert werden könnten. Besonders vorteilhafte Ergebnisse wurden von den auf diesem Gebiet tätigen Forschern erzielt, wenn das Siliciumdioxidmaterial zu einem Pulver zerkleinert wurde. Die angegebene USA-Patentschrift 3 542 beschreibt z. B. die Pulverisierung des Siliciumdioxids in Partikel einer Teilchengröße von feiner als 0,25 mm (60 mesh), wobei mindestens 60 % feiner als 0,15 mm (100 mesh) sind. Pulverisiertes Siliciumdioxid dieser Qualität ist, aus den verschiedensten Quellen₍stammend, im Handel verfügbar, z. B. unter dem

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Handelsnamen "Supersil". In der angegebenen USA-Patentschrift 2 366 473 wird vorgeschlagen, gewöhnlichen Beschickungssand zusammen-mit löslichem Fließmittel und Abrieb vom Schleifen von Plattenglas oder sogenanntem Topferflint, bei dem es sich um pulverisiertes Siliciumdioxid handelt, oder beiden zu verwenden. Aus beiden Patentschriften ergibt sich somit, daß in nachteiliger Weise ein Feinschleifen von Siliciumdioxid erforderlich ist. Wegen der hohen Abriebeigenschaften von Siliciumdioxid erweist sich dies als teuer, insbesondere im Hinblick auf die ungewöhnlich hohen Erhaltungskosten der Schleifeinrichtung und Zusatzapparatur.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ein bestimmter, natürlich vorkommender Silikasand so wie er gefördert wird, d.h. nur nach üblichem Grobsieben und Waschen, verwendet werden kann zur Herstellung fester Pellets ausgewählter gleichförmiger Teilchengröße und Zusammensetzung, wobei dies in kontinuierlicher und wirtschaftlicher Weise gelingt bei Beachtung der folgenden Bedingungen:

(1) Handelt es sich bei dem Sand um einen solchen des in Oklahoma/ USA gefundenen Typs, z. B. um einen solchen, wie er unter dem Handelsnamen "Mid-Continent" vertrieben wird, wobei jedoch praktisch ähnliche Typen auch anderswo gefunden werden, so enthält dieser in der Regel keine Partikel mit einer Teilchengröße über 0,59 mm (30 mesh) und im Durchschnitt haben nur 2 fo der Partikel eine Teilchengröße von 0,297 mm (50 mesh) und 0,074 mm (200 mesh), wobei weniger als 4 $> eine Teilchengröße von unter 0,074 mm (200 mesh) und weniger als 1 fo eine Teilchengröße von unter 0,044 mm (325 mesh) aufweisen. Obwohl dieser Sand feiner ist als typischer,allgemein verwendeter Glassand, bei welchem in der Regel durchschnittlich etwa 42 fo der Partikel eine Teilchengröße von über 0,297 mm (+50 mesh) und 95,3 $ eine Teilchengröße von über 0,074 mm (+200 mesh), selbstverständlich einschließlich der 42 f> Partikel mit einer Teilchengröße von- über 0,297 mm, aufwei-

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sen, erweist er sich als zufriedenstellend bei Einhaltung der angegebenen erfinderischen Merkmale.

Zusammen mit diesem Sand vom Oklahoma-Typ wird Kalkstein, entweder Calciumcarbonat oder Calciummagnesiumcarbonat, oder DoIomitkalkstein, oder beide Typen, vom sogenannten handelsüblichen "Feinmahlgrad" (fine grind) verwendet. Beide Kalksteintypen sind weit weniger abriebempfindlich als Siliciumdioxid und die Peinvermahlung erfolgt zu einem Preis, der niedrig genug ist, um die Anwendung dieser Technik zu rechtfertigen und die wirtschaftliche Verwendung des dabei erhaltenen Produktes zu ermöglichen. Beide Kalksteintypen enthalten im Durchschnitt von Spuren bis 4 i° Partikel mit einer Teilchengröße von über 0,149 mm (100 mesh), und für alle praktischen Zwecke keine Partikel mit einer Teilchengröße von über 0,59 mm (30 mesh). In handelsüblichem feinvermahlenem Kalkstein weist eine typische Charge 24 Gew.-^ Partikel auf, die auf einem Sieb mit 0,044 mm lichter Maschenweite (325 mesh-Sieb) zurückbleiben, während die restlichen 76 G-ew.-^ feiner als 0,044 mm (325 mesh) sind. Von feinvermahlenem Dolomitkalkstein bleiben etwa 32,5 Gew.-fo der Partikel auf einem Sieb mit 0,044 mm lichter Maschenweite (325 mesh-Sieb) zurück und rund 68 fo der Partikel sind kleiner als 0,044 mm (325 mesh).

Es zeigte sich, daß bei Verwendung von Sand vom Oklahoma-Typ und von feinvermahlenem Kalkstein eines der angegebenen beiden Typen oder eines Gemisches derselben in solcher Menge, daß 15 oder mehr Prozent der Gesamtpartikel eine durchschnittliche Teilchengröße von unter 0,044 mm (325 mesh) und mindestens 25 % aller im Gemisch vorliegender Partikel eine durchschnittliche Teilchengröße von unter 0,074 mm (-200 mesh) aufweisen, die erforderliche Formulierung zur erfolgreichen Glasherstellung erzielt wird und daß die im folgenden näher beschriebene Verfahrensdurchführung zu guten festen Pellets praktisch gleichmäßiger Größe führt ·

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(2) Die Gesamtmenge oder zumindest die Hauptmenge des in der Glasformulierung erforderlichen Natriumoxids Na₂O wird durch dessen Äquivalent geliefert durch Verwendung einer konzentrierten· Lösung kaustischer Soda bzw. Natriumhydroxid (NaOH) in einer flüssigen Form, wobei "flüssige Form" deshalb betont wird, weil eine kaustische Sodalösung mit etwa 50 $ TTaOH-Konz ent ration bei Raumtemperatur als feste Masse vorliegt, beim Erhitzen jedoch flüssig wird, und eine 73 folge Lösung erreicht einen flüssigen Zustand, bei dem sie versprüht werden kann, bei 60 (140 ⁰F). Vorzugsweise wird eine Lösung im Konzentrationsbereich von 60 bis 73 ?° und deshalb in heißem Zustand verwendet, da eine derartige höher konzentrierte Lösung zur Bildung festerer Pellets führt und das gesamte ITa₂O-AqUivalent für die Glascharge ■ liefert, so daß die üblicherweise als Chargenkomponente verwendete kalzinierte Soda (Na₂OO-J in der Regel überflüssig wird, obwohl gegebenenfalls geringe Mengen an Natriumcarbonat angewandt werden können.

(3) Die Pellets, die aus diesen Komponenten gebildet werden sollen, müssen auf einem geneigten rotierenden Pelletisierteller gerollt werden, da eine Pelletisiertrommel, z. B. eine solche des zur Pelletisierung von Erz verwendeten Typs, einen raschen Aufbau von Natriumhydroxid im Innern der Pellets nicht zu verhindern vermag oder Pellets mit nur durchschnittlich gleichmäßig ausgebildeter Größe oder Zusammensetzung ergibt. Der SiIi-

nämlich kasand und das feingemahlene Erdalkalicarbonat, /der Kalkstein oder Dolomit oder beide Verbindungstypen, müssen sorgfältig vermischt und trocken oder nach vorherigem Vermischen mit nur einer geringen Menge an Natriumhydroxidlösung auf den Pelletisierteller entladen werden und die erhitzte flüssige Natriumhydroxidlösung wird auf das auf dem Teller befindliche Material gesprüht, während das Material in Pellets verformt oder wie bei der "Schneeballbildung" in Pellets überführt wird. Die Wichtigkeit dieses Merkmals liegt darin begründet, daß eine Reaktion zwischen der Natriumhydroxidlösung und dem Siliciumdioxid stattfindet,

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wenn die beiden Stoffe miteinander in Kontakt gebracht werden, was dazu führt, daß die vorgemischten Partikel in solchem laße aneinander gebunden werden, daß ein normaler Ballbildungsprozeß auf dem Pelletisierteller nicht erfolgen kann.

Nachdem die Pellets gebildet und bis zur vorbestimmten Größe gerollt sind, werden sie von de'm Teller in üblicher Weise abgezogen und danach getrocknet und gehärtet bei einer Temperatur unterhalb derjenigen, bei welcher sie nicht erweichen oder zusammensintern.

Die Erfindung wird durch die beigefügte Zeichnung näher veranschaulicht, in der darstellen:

Fig. ,1 ein schematisches Schaubild zur Erläuterung einer bevorzugten Vorrichtung und Verfahrensdurchführung gemäß der Erfindung und

Fig. 2 ein Grundriß oder eine Draufsicht des geneigten Pelletisiertellers mit einer schematischen Wiedergabe einer bevorzugten Ausführungsform zur Beschickung desselben mit den einzelnen Komponenten.

In Fig. 1 ist eine Reihe separater Beschickungsbehälter B1 bis B6 gezeigt, in .denen die verschiedenen, die'Rohcharge bildenden Komponenten aufbewahrt werden und von denen diese Materialien mit Hilfe der Einwaag-Einspeiser C1 bis 06 aus den Behältern B1 bis B6 in geeignetem Verhältnis kontinuierlich eingespeist werden in einen Chargierungstrichter 10, in welchem sie vorgemischt werden. Aus dem Trichter 10 werden die vorgemischten Komponenten mit gesteuerter Rate kontinuierlich einem Glassatzmischer 11 zugeführt. Es ist ferner ein separates Gefäß vorgesehen, das eine Heizvorrichtung 13 aufweisen kann und das als Behälter für die Natriumhydroxidlösung dient. Für Natriumhydroxidlösungen mit einer Konzentration von etwa 50 fc oder darunter, die bei Zimmer-

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temperatur flüssig sind, ist die Heizvorrichtung 13 nicht notwendig, da jedoch die erfindungsgemäß in der Regel bevorzugten Lösungen eine Konzentration von 60 bis 73 i» haben und bei Raumtemperatur fest sind und sich beim Erhitzen verflüssigen, erweist sich eine Heizvorrichtung in der Regel als notwendig. Wie bereits erwähnt, kann die Konzentration der Lösung variieren je nach Erfordernissen einer bestimmten Glasformulierung. In der Regel werden zwei Konzentrationen im Handel angeboten nämlich eine 50 $ige und eine 73 feige NaOH-Konzentration. Die konzentriertere, welche einen Schmelzpunkt von 60 ⁰C aufweist, kann mit Wasser oder mit der weniger konzentrierten Lösung verdünnt werden, oder die yerdünntere kann auf eine höhere Konzentration gebracht werden, indem sie mit der konzentrierteren kombiniert wird. In der Regel erweist sich für das zur Zeit erzeugte Flachglas die 73 $ige Lösung als besonders vorteilhaft, doch zeigte sich, daß für bestimmte Gläser eine Konzentration von nur 60 <fo wünschenswert ist. Die Fatriumhydroxidlösung wird aus dem Gefäß 12 kontinuierlich eingespeist durch Proportionierungs- oder Meßeinrichtungen 14 und durch die gegebenenfalls thermisch isolierte Leitung 15, wo sie aus dem über dem Pelletisierteller angeordneten Sprühkopf 15a austritt. Es kann eine Zweigleitung 15b mit einem Ventil 15c vorgesehen sein, durch welche eine geringe Menge der Lösung dem Mischer zugeführt werden kann, was jedoch nur selten getan wird. Um einen angemessenen Abfluß aus dem Sprühkopf 15a sicherzustellen, ist eine Leitung 15d zur Zuführung von Druckluft in das Gefäß 12 wie ersichtlich vorgesehen als Mittel zur Ausübung eines ausreichenden Druckes auf die Lösung.

Die Chargenkomponenten aus dem Mischer werden kontinuierlich auf einen Pelletisierteller 17 geleitet, z. B. mit Hilfe einer Fördervorrichtung 16 zum Transport des Gemisches aus festen Komponenten auf den Pelletisierteller. Die Stelle der Beschickungszuführung über dem !Teller und die Stelle des Sprühkopfes 15a werden wie üblich ausgewählt und die Pellets werden an der unteren

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Kante des Tellers abgeführt. Die Neigung und die Geschwindigkeit der Rotation des Tellers, die, wie bei Pelletisiertellern üblich, variiert werden können, sind wichtige Faktoren, doch kann der Winkel oder die Geschwindigkeit nicht empirisch festgesetzt werden, da die Größe des Tellers, die Beschickungsraten der Komponenten und andere Variablen von Zeit zu Zeit einige Änderungen notwendig machen. Der Fachmann kann jedoch diese Faktoren leicht bestimmen durch experimentelle Versuche, die in gleicher Weise wie diejenigen zur Bestimmung optimaler Bedingungen für die Pelletisierung anderer Materialien in anderen Industriezweigen durchgeführt werden. In der Regel weist der Teller eine Neigung von etwa 40 bis annähernd.60 von der Horizontalen auf und die Geschwindigkeit der Rotation des Tellers oder der Pfanne pflegt in der Größenordnung von 5 bis 25 UpM zu liegen in Abhängigkeit von der Größe des Tellers. Wie auch aus Fig. 2 ersichtlich, kann Wasser auf dem Teller selektiv aufgebracht werden durch die Düsen 18 und 19 aus einer Zuführleitung 20 und Ventilen 21.

Der Teller hat vorzugsweise eine nicht-metallische Oberfläche oder er weist auf der Oberfläche eine Schutzschicht auf, die abriebbeständig und chemisch inert gegenüber Laugen ist. Epoxyharz ist z. B. zur Herstellung einer derartigen Schutzschicht geeignet. Das Gemisch aus dem Mischer 11 wird auf den rotierenden Teller 17 vorzugsweise in demjenigen Segment aufgebracht, das, wenn Fig. 2 als das Zifferblatt einer Uhr angesehen wird, einer Stelle zwischen 6 und 7 Uhr entspricht. Bei Verwendung von Wasser wird dieses in der Regel auf die Außenbezirke des Tellers aufgesprüht durch Sprühdüse 18 im Gebiet zwischen 9 und 11 Uhr, zweckmäßigerweise nahe dem 10 Uhr-Bezirk. Weiteres Wasser kann mehr zum Innern des Tellers zu aufgebracht werden bei oder nahe der 2 Uhr-Stellung, wie dies die Sprühdüse 19 erkennen läßt. Die Gesamtmenge an nicht gebundenem Wasser sollte im gebildeten Grünpellet nicht wesentlich höher sein als etwa 15 Gew.-^. Die Pelletgröße wird in wirksamer Weise durch die angegebenen üblichen bekannten Methoden gesteuert, z. B. durch Änderung der Teller-

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neigung, der Rotationsgeschwin'digkeit und insbesondere der Einspeisungs- und Sprühstellen sowie der Beschickungsrate. Bei Verwendung von Natriumhydroxidlösungen Ms zu etwa 50 fo Konzentration wird in der Regel kein Erhitzen gebraucht, doch bei den bevorzugten Konzentrationen von 60 % oder höher wird Hitze benötigt, wobei eine Konzentration von 73 i° das Erhitzen auf eine Temperatur von etwa 60 ⁰C erforderlich macht, um die Lösung ausreichend flüssig zu halten, damit sie versprüht werden kann.

Von dem Teller werden die Pellets kontinuierlich abgezogen auf die Fördervorrichtung 22, die sie durch einen Ofen 23 führt, wo sie erhitzt werden, um deren Trocknen und Härten zu bewirken. Es verdient hervorgehoben zu werden, daß das Natriumhydroxid zerfließt und mit anderen in den Pellets vorliegenden Komponenten reagiert oder diese löst, so daß die Pellets erweichen und deformieren und bei mäßigen Temperaturen zusammenbacken. Aus diesen Gründen wird daher das Erhitzen bei Temperaturen zwischen etwa 38 ⁰C und unterhalb derjenigen Temperatur, bei welcher, die. Pellets zu erweichen beginnen, durchgeführt. In der Regel ist dies eine Temperatur von etwa 260 ⁰C und je langer die Verweilzeit der Pellets in dem Ofen ist, um so niedriger ist die erforderliche Temperatur. Ein Vorteil der Verwendting einer hochkonzentrierten Natriumhydroxidlösung, die bei Zimmertemperatur fest ist, liegt, abgesehen davon, daß auf diese Weise das gesamte oder ein hoher Prozentsatz des in der Glasformulierung erforderlichen NapO-Äquivalents geliefert wird, darin begründet, daß beim Abkühlen der neu gebildeten Pellets diesen eine zusätzliche Festigkeit verliehen wird durch die Verfestigung der Natriumhydroxidlösung. In der Regel beträgt der -Durchmesser der vorbestimmten Größe der Pellets von + 9,5 nun bis 12,7 mm und bis zu + 15,9 mm, doch wie groß der vorbestimmte Durchmesser auch sein mag, liegt die Größe der Pellets genügend eng innerhalb des gewählten Größenbereichs. Mit den erhaltenen Pellets durchgeführte übliche Härtetests führten zu folgenden Ergebnissen:

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Feucht-Druckfestigkeit etwa 4 "bis 6 US-Pfund und Trocken-Druckfestigkeit etwa 75 bis 220 US-Pfund.

Die auf diese Weise hergestellten Pellets stäuben nicht und bei bis zu 45 Tage langer Lagerung in offenen Behältern absorbierten sie viel, nämlich 5 ?°_f Feuchtigkeit, blieben jedoch trotzdem hart und stabil und ließen keine nachteiligen Folgen erkennen. Das Verhalten der Pellets in großen, kontinuierlich arbeitenden Glasschmelzofen wurde nicht getestet, doch zeigte das Schmelzverhalten kleiner Chargen, daß sie voll befriedigend sind.

Als ideale Verfahrensweise erweist es sich, die gesamte zur Erzielung des in der Glasformulierung erforderlichen Na₂O-Äqui,valents erforderliche Natronlauge heiß zu versprühen auf das auf dem Pelletisierteller befindliche Gemisch aus den übrigen Komponenten und auf diese Weise die Menge an in die Pellets eingeführtem freiem Wasser zu vermindern, wobei die heiße Natronlauge das Bindemittel bildet, doch kann bei Vorliegen eines hohen Prozentsatzes an Na₂O in dem Glas oder bei Verwendung einer verdünnteren als 73 folgen Lösung ein Teil dieser Komponente in Form von kalzinierter Soda (Na₂GO,) den Komponenten im Mixer zugeführt werden, oder bei Verwendung einer schwachen NaOH-Lösung kann ein Teil, wie oben angegeben, dem Mischer zugeführt werden. Der Grund, warum nur wenig NaOH dem Mischer zugeführt wird, ist der, daß dieses mit dem Siliciumdioxid unter Bildung eines Silikats reagiert, das eine ausreichend starke Bindung darstellt, um die Bildung von Agglomeraten zu verursachen, und dies ist auch der Grund dafür, warum das Gemisch aus Sand vom Oklahoma-Typ und den anderen angegebenen Trockenkomponenten, das unter üblichen Bedingungen nicht pelletisiert, mit einer konzentrierten Lösung von NaOH auf einemPelletisierteller Kügelchen bildet.

Selbst bei Verwendung einer konzentrierten Natriumhydroxidlösung von 73 f° sind jedoch Pellets einer durchschnittlich gleichmäßigen Größe und Zusammensetzung kontinuierlich und zufriedenstellend

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unter Verwendung von Sand vom Oklahoma-Typ, wie oben angegeben, nicht herstellbar, wenn nicht die trockene Charge so beschaffen ist, daß mindestens 25 Gew.-$ aller Partikel eine Teilchengröße von unter 0,074 mm (200 mesh)und mindestens 15 Gew.-^ der Partikel eine Teilchengröße von unter 0,044. mm (325 mesh) aufweisen, und keine Partikel, zumindest für alle praktischen Zwecke, größer als 0,59 mm (30 mesh) sind und die Hauptgewichtsmenge aller vorhandenen Partikel eine Teilchengröße im Bereich von 0,149 bis 0,074 mm (100'bis 200 mesh) hat. Wie im folgenden beschrieben, ermöglicht es das Feinvermahlen des Kalksteins und/ oder Dolomits, daß diese Zusammensetzung der Charge compoundiert werden kann unter Erhaltung der Menge von Erdalkalicarbonat (geliefert-vom Kalkstein und/oder Dolomit) zu Siliciumdioxid im korrekten Verhältnis. Wie oben erwähnt, sind der Kalkstein und Dolomit vergleichsweise abrieb-unempfindlich und können in wirtschaftlicher Weise feinvermahlen werden, wohingegen Silikasand gegenüber der Mahlvorrichtung hochgradig abriebempfindlich ist, so daß die vorliegende Erfindung die Verwendung eines speziellen natürlich vorkommenden Sandtyps, so wie er gefOrder wird, ermöglicht aufgrund des Peinvermahlens der Kalkstein-Dolomit-Komponenten, sowie durch die Verwendung einer konzentrierten Lösung von Natronlauge als die einzige oder hauptsächliche Quelle des in der Charge erforderlichen ITapO-Äquivalents.

Es kann auch anderer handelsüblicher Silikasand, der dem Oklahomasand ähnlich ist, verwendet werden. Die typische oder durchschnittliche Zusammensetzung eines derartigen Sandes, ausgedrückt als der additive Gewichtsprozentsatz, der auf einem US-Standardsieb zurückgehalten wird, ist wie folgt:

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+ 0,59 mm (+ 30 mesh.) +.0,297 mm (+ 50 mesh) + 0,149 mm (+100 mesh) + 0,074 mm (+200 mesh) + 0,044 mm (+325 mesh) - 0,044 mm (-325 mesh)

Spuren 2,2. fo

44.8 fo

96.9 f> 99,7 0,3

fo

Typischer geeigneter feinvermahlener Kalkstein zeigt die folgenden, in gleicher Weise bestimmten Werte J

+0,59 mm (+ 30 mesh) + 0,297 mm (+ 50 mesh) + 0,149 mm (+100 mesh) + 0,074 mm (+200 mesh) + 0,044 mm (+325 mesh) - 0,044 mm (-325 mesh)

0,32 0,82 3,6 13,5 23,7 76,3

Ein typischer geeigneter feinvermahlener Dolomit zeigt die folgenden, in ähnlicher Weise bestimmten Analysenwerte! .

+ 0,297 mm (+ 50 mesh) + 0,149 mm (+100 mesh) + 0,074 mm (+200 mesh) + 0,044 mm (+325 mesh) - 0,044 mm (-325 mesh)

Spuren Spuren

9,5 32,5 67,5

In anderen Worten, der typische, erfindungsgemäß verwendete Silikasand vom Oklahoma-Typ, der außer daß er gewaschen und grobgesiebt wird, so wie er gefördert wird, Anwendung findet, weist weniger als 1 fo Feinmaterialien unter 0,044 mm (325 mesh) und etwa 3,2 f> Partikel mit einer Teilchengröße von unter 0,074 mm (200 mesh) auf und der prozentuelle Anteil mit einer Teilchen- .

größe zwischen 0,297 und 0,149 mm (50 bis 100 mesh) ist sehr gering. 509827/0841

In entsprechender Weise weisen beim Dolomit 67,5 $ der Partikel eine Teilchengröße von unter 0,044 mm (325 mesh) und 90,5 $ eine !Teilchengröße von unter 0,074 mm (200 mesh) auf und es liegen praktisch keine Partikel mit einer Teilchengröße zwischen 0,297 und 0,149 mm (50 bis 100 mesh) oder größer vor. Da die angegebenen Prοζentangaben typische oder Durchschnittswerte darstellen, kann angenommen werden, daß zwischen den Pellets in einer bestimmten Charge unbedeutende Abweichungen von den aufgeführten exakten Pr ο ζ ent angaben vorkommen.

Die Teilchengrößen sind die mit US-ASTM-Standardsieben bestimmten Werte, doch sollten die exakten Mengen als typisch oder durchschnittlich angesehen werden.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß es sich zeigte, daß nach beliebigen Verfahren auf einem Pelletisierteller ein Gemisch aus Standard-Grobsand, Kalkstein und Dolomit nicht pelletisiert werden kann selbst bei Verwendung von heißer konzentrierter Natronlauge, und es wurde gefunden und bestätigt, daß sehr feiner pulverisierter Sand in zufriedenstellender Weise pelletisierbar ist, doch sind, unter Berücksichtigung der Tatsache, daß in einer Glascharge in der Regel etwa 60 Gew. -fo Sand und etwa 20 Gew.-^ Kalkstein und/oder Dolomit sowie eine Natriumverbindung, die ausreicht, um etwa 20 Gew.-fo Na₂0-Äquivalent zu liefern, vorliegen, die Kosten für die Pulverisierung einer so großen Prozentmenge der gesamten Charge so hoch, daß für die meisten kommerziellen Glasprodukte eine Pulverisierung des Sandes nicht in Frage kommt. Es wurde jedoch gefunden, daß bei Verwendung eines handelsüblichen Sandes vom Oklahoma-Typ, so/itie er gefördert wird, als-die hauptsächliche Einzelchargenkomponente, zusammen mit feinvermahlenen Erdalkalimineralien in Form von Kalkstein oder Dolomit und in der Regel in Form eines Gemisches derselben, Pellets von praktisch gleichförmiger Größe und praktisch gleichmäßiger Zusammensetzung auf einem Pelletisierteller gerollt werden können unter Verwendung einer konzentrierten Natriumhydroxidlösung in flüssiger Form

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als Bindemittel und in einer Menge, die ausreicht, um das gesamte NagO-Erfordernis für das Glas zu liefern, oder fast das gesamte, wenn die Konzentration der Lösung zu niedrig ist, um die gesamten NapO-Erfordernisse zu erfüllen. Alle zusätzlich zu den angegebenen Hauptkomponenten oder als Ersatz für einen Teil derselben verwendeten festen Zusatzstoffe werden ebenfalls zu einem Feinheitsgrad vermählen, bei welchem die typischen Partikelgrößen des gesamten Gemisches unverändert bleiben. In anderen Worten, die in die verschiedenen, in Fig. 1 mit B1 bis B6 bezeichneten Beschickungsbehälter eingebrachten Materialien anderen Typs als Siliciumdioxid und Kalkstein bezw. Dolomit, deren Typ mehr oder weniger abhängt von den für eine bestimmte Glascharge benötigten Komponenten, sind von einem solchen Feinheitsgrad, daß ein Gemisch entsteht, dessen Partikel praktisch eine solche Durchschnittsgröße haben, daß sie die prozentuelle Menge an Partikeln mit einer Teilchengröße unter 0,044 mm (325 mesh) nicht unter 15 $ erniedrigen oder die Menge an Partikeln mit einer Teilchengröße von unter 0,074 mm (200 mesh) nicht unter 25 % erniedrigen, oder anderweitig das Verhältnis von größeren zu kleineren Partikeln merklich erhöhen, obwohl eine Erhöhung der kleineren Partikel in größere völlig akzeptabel und sogar erwünscht ist.

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Claims

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1. Rohglasmasse in Form von Pellets als Beschickungsmaterial zur Einführung in Schmelzöfen, gekennzeichnet durch gerollte Pellets praktisch gleichförmiger Größe und Durchschnittszusammensetzung, die als Hauptkomponenten aufweisen:

a) natürlich vorkommenden Silikasand, der gewaschen und grob gesiebt ist, im übrigen jedoch im ursprünglichen Fö/rderzustand vorliegt,

b) fein vermahlenes Brdalkalimineral aus Kalkstein, Dolomit oder Gemischen derselben,

c) Natriumhydroxidlösung einer Konzentration von 50 bis 73 i° FaOH als Hauptlieferant für das Na₂O des aus der Masse herzustellenden Glases, wobei

d) in dem aus diesen drei Hauptkomponenten gebildeten Gemisch der Silikasand etwa 60 Gew.-^ und das Erdalkalimineral etwa 20 Gew.-$ ausmachen und das Gemisch aus diesen beiden· Komponenten weniger als 1 Gew.-foPartikel einer jeweils mit Hilfe von ASTM-Standardsieben bestimmten Teilchengröße von über 0,59 mm aufweist und wobei mindestens 15 Gew.-^ aller Partikel eine Teilchengröße von 0,044 mm oder darunter und 25 Gew.-% der Partikel eine Teilchengröße von 0,074 mm oder darunter und, auf das Gewicht bezogen, die meisten Partikel eine Teilchengröße im Bereich zwischen 0,149 mm und 0,074 mm aufweisen und mindestens 70 fo aller Partikel kleiner als 0,149 mm sind und der Restanteil im Größenbereich zwischen 0,149 und 0,297 mm liegt, und wobei ferner das Natriumhydroxid als Na^O-Äquivalent etwa 20 fo des gesamten aus den angegebenen drei Hauptkomponenten gebildeten Gemisches ausmacht.

2. Rohglasmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erdalkalimineral sowohl fein vermahlenen K^äkstein als auch fein vermahlenen Dolomit enthält.

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3. Verfahren zum kontinuierlichen Pelletisieren von Rohglasmassenkomponenten in Pellets einer vorbestimmten, praktisch gleichförmigen Größe und Durchschnittszusammensetzung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Hauptkomponenten Siliziumdioxid, eine fein vermahlene Kalksteinverbindung aus Calciumcarbonat, Calcium-magnesiumcarbonat oder Gemischen derselben, und Natrium in Form einer Natriumhydroxidlösung einer Konzentration im Bereich zwischen und 13 fo NaOH verwendet und

a) kontinuierlich miteinander vermischt einen natürlich vorkommenden gewaschenen und grob gesiebten, im übrigen jedoch in seinem Förderzustand vorliegenden Silikasand, der, auf das Gewicht bezogen, typischerweise weniger als 1 % Feinanteile von unter 0,044 mm und nur etwa 3»2 fo Feinanteile von unter 0,074 mm hat und dessen Hauptanteil an Partikeln im Größenbereich zwischen 0,297 und 0,149 mm liegt, mit

b) der Kalksteinverbindung einer typischen Partikelzusammensetzung von, auf das Gewicht bezogen,· 67,5 bis 76,5 $ aller Partikel unter 0,044 mm und 86,5 bis 90,5 $ aller Partikel unter 0,074 mm und dem restlichen geringen Prozentanteil vorwiegend im Größenbereich zwischen 0,297 und 0,149 mm, unter Bildung eines Gemisches, das typischerweise keine Partikel einer Teilchengröße von über 0,59 mm, aber mindestens 15 i° Partikel einer Teilchengröße von unter 0,044 mm und 25 $> Partikel einer Teilchengröße von unter 0,074 mm aufweist und dessen Hauptanteil an Partikeln im Größenbereich zwischen 0,149 und 0,074 mm liegt,

c) das erhaltene Gemisch in freifließendem, nicht-agglomeriertem Zustand einem Pelletisierteller zuführt,

d) das Natriumhydroxid in flüssiger Form dem Gemisch zuführt unter Zugabe der Hauptmenge des Natriumhydroxids zu dem auf dem Pelletisierteller befindlichen Gemisch,

e) das erhaltene Gemisch auf dem Pelletisierteller in Pellets rollt unter Ausnützung der Bindemittelwirkung des Natriumhydroxids und die Pellets nach Erreichen der vorbestimmten

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Größe abführt, und

f) die gebildeten Pellets nach Abzug vom Pelletisierteller trocknet.

4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß man die gesamte flüssige Natriumhydroxidlösung dem auf dem Pelletisierteller befindlichen Gemisch zuführt. "

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das gesamte in der Glasformulierung erforderliche Natriumoxid-Äquivalent durch die Natriumhydroxidlösung zuführt.

6. Verfahren nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß man die gesamte Natriumhydroxidlösung dem auf dem Pelleti/sierteller befindlichen Siliziumdioxid-Kalksteingemisch in Form einer Lösung zuführt, die eine Konzentration zwischen 60 und 73 "fo NaOH aufweist und sich bei einer Temperatur befindet, bei der sie als Flüssigkeit auf den Teller gesprüht wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man auf den Pellet.isierteller zusätzlich selektiv Wasser aufbringt zur Verminderung der NaOH-Konzentration und zur Bildung von Kügelchen einer ausreichenden Festigkeit.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man das gesamte Na₂0-Erfordernis des Glases durch die Natriumhydroxidlösung liefert.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Natriumhydroxidlösung als' die einzige Bindemittelkomponente der Pellets verwendet.

10. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß man die Größe der Pellets steuert unter Ausbildung eines vorbestimmten gleichförmigen Größenbereichs.

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11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Größenbereich zwischen'etwa 12,7 und 15,9 mm wählt.

12. Verfahren nach Anspruch 3 zur Herstellung eines Glases einer Zusammensetzung, die hauptsächlich das Vorliegen von Siliziumdioxid, Ra₂O und eines aus CaO, MgO und Gemischen derselben bestehenden Oxids erfordert, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) Silikasand des Oklahoma-Typs und ein fein vermahlenes Carbonatgestein aus CaCO-., MgCO, oder Gemischen derselben, die das für das Glas erforderliche Äquivalent an CaO, MgO oder deren Gemischen liefern, trocken vermischt, wobei das Siliziumdioxid und das fein vermahlene Carbonat zusammen ein typisches Durchschnittsgrößenbereich von mindestens 15 Gew.-$ aller Partikel unter 0,044 mm, mindestens 25 i° aller Partikel von unter 0,074 mm und einem Hauptgewichtsprozentanteil zwischen 0,149 "und 0,074 mm aufweisen und di.e geringe Menge an verbleibenden Partikeln im Größenbereich von 0,149 bis 0,59 mm und die Hauptmenge dieses Anteils zwischen 0,149 und 0,297 mm liegt ohne daß Partikel einer Teilchengröße von über 0,59 nun vorliegen,

b) dieses Gemisch kontinuierlich einem Pelletisierteller zuführt und

c) dem Pelletisierteller das der Zusammensetzung entsprechende NapO-Äquivalent in Form einer erhitzten flüssigen Natriumhydroxidlösung einer über 50 fo und bis zu 75 i° reichenden Konzentration zuführt und die angegebenen Komponenten kontinuierlich in Pellets einer vorbestimmten gleichförmigen Durchschnittsgröße und Durchschnittszusammensetzung rollt.

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