-
Beschreibung
-
Der Anmeldungsgegenstand ist in den vorstehenden Patentansprüchen
zusammengefaßt.
-
Zur Herstellung von Glas benötigt man häufig verschiedene Zusatzstoffe,
die aufgrund Ihrer Toxizität und gesundheitsschädigenden Wirkungen nur bei Einhaltung
von aufwendigen Sicherheitsmaßnahmen unter sehr erschwerten technischen Bedinungen,
also im normalen Betriebsablauf und in normalen Anlagen überhaupt nicht mehr eingesetzt
werden können. Dies bedeutet entweder erhöhte Produktionskosten durch besondere
Sicherheitseinrichtungen oder, da ja eine gesundheitliche Beeinträchtigung der Mitarbeiter
nicht in Kauf genommen werden kann und es nur selten möglich ist, den einen oder
anderen gefährlichen Zuschlagstoff zu substituieren, eine Inkaufnahme einer Qualitätsminderung
der hergestellten Produkte.
-
Aus technischer Notwendigkeit heraus lassen sich insbesondere bei
der Herstellung bestimmter Glas sorten gewisse toxische Zuschlagstoffe nicht ersetzen,
beispielsweise Arsenverbindungen, Antimonverbindungen, Bleiverbindungen, Selenverbindungen,
Zinkverbindungen, Kadmiumverbindungen, Chromate und andere.
-
Die Hauptquellen der Umweltgefährdung durch derartige Substanzen erstehen
durch Verstaubung oder Verdampfung bzw. Sublimation.
-
Während die Verstaubung im wesentlichen bei den Manipulationen vom
Entleeren der Gebinde, in welchen die Glaszusatzstoffe angeliefert werden, über
die Gemengemischung bis zum Einbringen des Gemenges in die Schmelzaggregate auftritt,
wird die Verstaubung und Verdampfung gefährlicher Zuschlagstoffe aus dem Schmelzaggregat
mit von der Einschmelzzeit bestimmt.
-
Zu einer geringfügigen Verstaubung, in manchen Fällen auch Sublimierung,
und Verdampfung kann es kommen beim Übergang
des Glasgemenges vom
festen über den erweichenden in den schmelzflüssigen Zustand. Dabei ist es wichtig,
daß für die dem Schmelzen vorangehenden Reaktionen im festen Zustand genügend Reaktionspartner
vorhanden sind und auf diese Weise die Reaktionsgeschwindigkeit des silikatiscen
Systems ernöht wird. So können bereits bei Temperaturen von 350 - 5000C Festkörperreaktionen
im Glasgemenge ausgelöst werden, deren Geschwindigkeit ganz wesentlich die Dauer
des Schmelzprozesses mit bestimmt.
-
Es ist bekannt, Glasgemenge industriell zu pelletieren, wobei auch
flüssige Bindemittel, nämlich Natronlauge oder Wasserglas, zugesetzt werden (Glastechn.
Ber. 50, Nr. 1, Seite 19 - 23).
-
Während über die Verwendung von Wasserglas weiter keine Aussagen gemacht
werden, findet sich für den Zusatz von Natronlauge der Hinweis, daß dafür der Anteil
an Soda verringert wird, um die chemische Zusammensetzung konstanz zu haltens daß
aber ein gänzliches Ersetzen der Soda durch Natronlauge wenig vorteilhaft erscheint,
da hierdurch das Läuterverhalten xer Schmelze negativ beeinflußt wird. Bei Glasgemengen
ist aber das Läuterverhalten ein sehr wichtiges Kriterium und eine Verschleuchterung
dieses Verhaltnis würde zu starken Nachteilen bei der Verarbeitung der Glasgemenge
führen.
-
Es wäre deshalb außerordentlich wichtig und vorteilhaft, wenn giftige
Stäube fest miteinander und/oder an die sonstigen Glasbebestandteile einschließlich
SiO2 gebunden werden können und zwar in einer Form, die neben der Verhinderung des
Abstaubens gleichzeitig die homogene Einschmelzung beschleunigt und die Einschmelzzeit
verkürzt, so daß auch Umweltverschmutzung durch Sublimation auf ein Minimum gebracht
wird,ohne das Läuteverhalten nachteilig zu beeinflussen.
-
Dies ist möglich, indem die pulverförmigen gesundheitsschädlichen
Zusatzstoffe, die den Glasgemengen als Glasbildner, Läuterungsmittel oder als Färbemittel
zugeführt werden, dem Glashauptbestandteil
SiO2 und/oder den übrigen
Rohstoffen zur Einbringung von K2O, Pa20, CaO, B203 und dergleichen zugemischt und
gemeinsam mit Natrium- oder Kaliwasserglas granuliert werden.
-
Auf diese Weise entstehen in der Mischung während des Schmelzvorganges
gleichmäßig verteilte Schmelzkeime, die die homogene Einschmelzung beschleunigen
und die Einschmelzzeit verkürzen.
-
Durch geeignete Wahl der Zusätze, nämlich durch Zusatz von Stoffen
mit ausgesprochen niedriger Schmelzanfangstemperatur, wie Borax oder Borsäure oder
Einstellung der eutektischen Zusammensetzung von Komponenten, lassen sich besonders
leicht und schnell schmelzende Glas-Compounds erzeugen.
-
Somit entstehen Rohstoff-Compounds mit toxischen Glaszusatzstoffen
für die Glas- und Frittenherstellung, die neben der staubfreien Handhabung und staubfreien
Einbringung in die Schmelzaggregate durch Erhöhung der Einschmelzgeschwindigkeit,
wirtschaftliche Vorteile durch Verringerung der Verstaubungs- und Verdampfungsverluste
aus den Schmelzaggregaten und Erhöhung der Leistung dieser Aggregate bieten. Außer
der Einsparung von Arbeitsprozessen bei der Rohstofflagerung, dem Rohstoffzwischentransport
und der Gemengemischung erlauben die erfindungsgemäßen Compounds für die Glas- und
Frittenherstellung eine einfache und genauere Dosierung der Glaszuschlagstoffe,
insbesondere solcher, die nur in geringen Anteilen in das Glasgemenge eingehen,
wie beispielsweise Arsenoxid oder Antimonoxid.
-
Selbstverständlich können die gesundheitsschädlichen Stäube auch für
sich allein auf diese Weise granuliert werden. Hauptvorteil des Verfahrens ist jedoch
die gemeinsame Granulierung mit den übrigen Bestandteilen des Glasgemenges in der
richtigen Zusammensetzung der gewünschten Glas- und Frittenmischungen, also zusammen
mit Quarzsand oder B203 für Boratglas und/oder anderen glasbildenden Gemengebestandteilen,
wie beispielsweise Na2C03, NaOH, K2C03, CaC03, NaNO3, KN03, H3B03, Na2B407 10 H20
und dergleichen, wobei die Gesamtmenge an Natrium und/oder Kalium
im
Glasgemenge den Zusatz von Natrium- oder Kaliwasserglas berücksichtigt.
-
Zu Stoffen, die sich erfindungsgemäß granulieren lassen, gehören neben
den besonders gesundheitsgefährlichen Stoffen, wie Arsenverbindungen, Antimonverbindungen,
Bleiverbindungen, Selenverbindungen, Zinkverbindungen, Kadmiumverbindungen, Chromaten
und anderen auch Kobaltverbindungen, Nickelverbindungen, Silberverbindungen, Goldverbindungen,
Uranverbindungen, Vanadiumverbindungen und dergleichen, also prinzipiell alle pulverförmigen
Substanzen, die dem Glasgemenge zugesetzt werden sollen, und zwar einzeln oder in
Kombination. Grundsätzlich können die Compounds das komplette Glasgemenge beinhalten.
-
Entsprechend der vorgegebenen Zusammensetzung des jeweiligen Glasgemenges
werden die einzelnen Bestandteile trocken oder angefeuchtet vorgemischt, beispielsweise
auf einem Mischgranulator, und anschließend mit Natron- oder Kaliwasserglas abgebunden
und auf die gewünschte Granaliengröße granuliert und dann lediglich getrocknet.
Erforderlichenfalls kann Grob- und Feinstgranulat abgesiebt werden, um eine bestimmte
Granalienfraktion zu haben.
-
Dies ist jedoch grundsätzlich nicht notwendig. Die Granalien lassen
sich so wie sie anfallen als staubfreie Rohstoff-Compounds einsetzen, die sich ohne
Staubentwicklung silieren, dosieren und verarbeiten lassen.
-
Es stellte sich überraschend heraus, daß diese Rohstoff-Compounds
sich wesentlich besser und schneller granulieren lassen und gleichmäßigere Granulate
erhalten werden als beispielsweise bei der bekannten Granulierung von Bleioxid mit
Wasserglas.
-
Sollen die erfindungsgemäßen Rohstoff-Compounds für die Herstellung
von Na20-haltigen Gläsern wie beispielsweise Preßglas, Flaschenglas, Spiegelglas,
Fensterglas etc. verwendet werden, erfolgt die Abbindung der Compounds mit Natronwasserglas,
während bei Compounds für die Herstellung von hochwertigen Gläsern wie
beispielsweise
Bleikristallglas Kaliwasserglas verwendet wird.
-
Die Menge des anzuwendenden Wasserglases kann in weiten Grenzen variiert
werden, vorzugsweise wird der Gewichtsanteil des Wasserglases aber zwischen 3 und
16 % liegen. In den Fällen, wo diese Wasserglasmenge nicht ausreicht, ist der Anteil
zu erhöhen. Der Wasserglasanteil wird so gewählt, daß ein gutes Abbinden der Granalien
erzielt wird, was je nach Feinheitsgrad des Ausgangsmaterials recht verschiedene
Mengen Wasserglas erfordern kann.
-
Besonders vorteilhaft wirkt sich bei den erfindungsgemäßen Compounds
der Zusatz von SiO2 auf die zur Abbindung erforderliche Menge Wasserglas aus. Der
relativ grobkörnige Glassand beansprucht zur Abbindung wesentlich weniger Wasserglas
als eine entsprechende Menge der sehr feinteiligen Zusatzstoffe. Daraus ergeben
sich weitere wirtschaftliche Vorteile für den Endverbraucher.
-
Da die Zusammensetzung der Compounds aufgrund unterschiedlichster
Glas Zusammensetzungen in entsprechender Weise variiert werden kann, sollen anhand
einiger ausgewählter Beispiele die Zusæmmensetzung und die Herstellung der erfindungsgemäßen
Compounds beschrieben werden Beispiel 1 Bleimennige-Arsenoxid-Ouarz -Compound 450
kg Bleimennige, 440 kg Glassand und 10 kg Arsenoxid werden einem Mischgranulator
zugeführt; trocken vorgemischt und anschließend mit 100 kg Kaliwasserglas mit 35,20
Baume und einem SiO2 Anteil von 23,7 % sowie einem K20-Anteil von 10,7 % zugefügt
und mit Hilfe der Granuliereinbauten granuliert. Das Material wird anschließend
in für die Granulatherstellung bekannter Weise auf den gewünschten Feuchtigkeitsgehalt
getrocknet und, soweit erforderlich; Über- bzw. Unterkorn durch Sieben entfernt.
Die sehr gut rieselfähigen Granulate hatten eine mittlere Teilchengröße von 1,5
mm.
-
Beispiel 2 Bleiglätte-Borsäure-Quarz-Pottasche-Compound 450 kg Bleioxid,
350 kg Glassand, 50 kg Pottasche und 50 kg Borsäure werden in einem Mischgranulator
trocken vorgemischt und anschließend mit 120 kg Kaliwasserglas von 36,20 Baume und
einem SiO2-Anteil von 32 % sowie einem K20-Anteil von 15,4 % versetzt und mit Hilfe
der Granuliereinbauten granuliert.
-
Das Material wird auf den gewünschten Feuchtigkeitsgehalt getrocknet
und, soweit erforderlich, Uber- bzw. Unterkorn durch Sieben entfernt. Die sehr gut
rieselfähigen Granulate hatten einen mittleren Teilchendurchmesser von 2 mm.
-
Beispiel 3 Fertiger Glas-Compound 600 kg Quarzsand 150 kg Soda 100
kg Pottasche 100 kg Kalciumcarbonat 15 kg Borax 15 kg Zinkoxid 25 kg Natriumnitrat
3 kg Arsenoxid werden in einem Mischgranulator gemischt und anschließend mit 80
kg Natronwasserglas von 37,50 Baume, mit einem SiO2-Anteil von 21,5 % und einem
Na20-Anteil von 6,4 % im Mischgranulator granuliert. Soweit erforderlich wird anschließend
getrocknet und klassiert. Die sehr gut rieselfähigen Granulate hatten einen mittleren
Teilchendurchmesser von 3 mm Das Granulierungsverfahren läßt sich insbesondere auf
die folgenden gefährlichen Arbeitsstoffe anwenden:
Lithiumverbindungen,
Bariumverbindungen, Strontiumverbindungen, Arsenverbindungen, Antimonverbindungen,
Bleiverbindungen, Selenverbindungen, Kadmiumverbindungen, Chromverbindungen, Kobaltverbindungen,
Nickelverbindungen, Silberverbindungen, Goldverbindungen, Uranverbindungen, Vanadiumverbindungen,
Zinkverbindungen etc.
-
Unter den zuzumischenden Gemengebestandteilen sind insbesondere die
folgenden zu nennen: Quarzsand, Soda, Pottasche, Kalciumcarbonat, Borax, Borsäure,
Natriumnitrat, Kaliumnitrat, Natriumsulfat, Magnesiumcarbonat.
-
Selbstverständlich können die aufgeführten gesundheitsschädlichen
Arbeitsstoffe sowie die anderen aufgeführten Glasgemengerohstoffe je nach Bedarf
durch andere ersetzt oder ergänzt werden, je nach der Zusammensetzung des gewünschten
Glases oder der gewünschten Frittenmasse.