DE3824448A1 - Verfahren zur erzeugung eines rohstoffgemisches fuer die glasherstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des 1. Patentanspruchs. Die Abprodukte werden in Form von Stäuben oder Schlacken, insbesondere von Hochofenschlacke, verwendet. Während jedoch die Stäube in der Anfallform verwertet werden können, müssen die Schlacken in geeigneter Weise aufbereitet werden.

Ein Verfahren zur Herstellung von Glas und glasartigen Stoffen ist in der DD-PS 1 14 888 beschrieben. Dabei wird mindestens eine Komponente von Glasbildern in wäßriger Lösung, als Dispersion oder Suspension, oder in pastöser Form mit mindestens einer festen Komponente in mechanisch aktivierter Form gemischt. Das Gemisch wird ggf. getrocknet und/oder zu Granulaten aufgearbeitet und einem Schmelzprozeß ausgesetzt. Nachteilig ist, daß die Aktivierung der festen Komponente einen zusätzlichen Arbeitsgang bedeutet. Außerdem ist über die Trocknung und Granulierung nichts angesagt. Die Darlegungen lassen sogar erkennen, daß nach dem dort beschriebenen Verfahren es für die Glasherstellung bedeutungslos ist, ob die Rohstoffe granuliert sind oder nicht.

In der DE-OS 28 13 322 ist ein Verfahren zur Granulierung von giftigen Stäuben in Rohstoff-Compunds für die Glasindustrie beschrieben. Zur Bildung von Schmelzkeimen werden den gesundheitsschädlichen Zusatzstoffen Quarzsand und/oder andere glasbildende Gemengebestandteile zugemischt und die Mischung mit Natrium- oder Kaliwasserglas granuliert. Nachteilig ist, daß für dieses Verfahren der Mischgranulierung das Zwischenprodukt Wasserglas notwendig ist. Außerdem ist für die Trocknung der Granulate ein separater Verfahrensschritt notwendig.

Die DD-PS 2 52 181 beschreibt ein Verfahren zur Erzeugung vorreagierter Rohstoffgemische für die Herstellung von Glas oder ähnlichen Stoffen, bei dem eine Feststoff-Wasser-Suspension einer Wirbelschicht angeführt wird, in der die Feststoffe agglomerieren und trocknen. Nachteilig ist bei diesem Verfahren, daß sich schon bei der Zuführung der Suspension die zum Sedimentieren neigenden Bestandteile absetzen, so daß die Herstellung und Zusammensetzung der Granalien Unregelmäßigkeiten aufweisen. Auch ist es für die Herstellung homogener Granulate von Nachteil, wenn die wasserlöslichen Komponenten getrennt von den wasserunlöslichen der Wirbelschicht zugeführt werden, weil die Benetzung der Feststoffteilchen in der Wirbelschicht nur unvollkommen realisiert wird.

Durch die Erfindung sollen die Mängel der bekannten Verfahren beseitigt und ein Verfahren zur Erzeugung eines Rohstoffgemisches für die Glasherstellung geschaffen werden, das es ermöglicht, Abprodukte, wie Bleistäube oder Schlacken, der Verarbeitung im Glasschmelzprozeß zugänglich zu machen. Die Erfindung soll gewährleisten, die staubförmigen Abprodukte in einem Arbeitsschritt und ohne aufwendige Hilfsmittel in eine handhabbare Form zu überführen, die Rohstoffverluste weitestgehend vermeidet. Sie soll darüber hinaus eine ausreichende Homogenität des Rohstoffgemisches ohne die Inanspruchnahme zusätzlicher Technologien sichern und den Einschmelz- und Läuterungsprozeß unterstützen.

Gemäß der Erfindung wird die vorstehend beschriebene Aufgabe durch die Merkmale gelöst, die im Kennzeichen des 1. Patentanspruchs angegeben und in den Kennzeichen der Unteransprüche spezifiziert sind. Im allgemeinen wird zur Erzeugung eines bestimmten Rohstoffgemisches nur ein Abprodukt verwendet. Für spezielle Anwendungsfälle kann es jedoch günstig sein, mindestens zwei Abprodukte, z. B. schwefelhaltige Hochofenschlacke und eisenhaltige Kesselschlacke, in geeigneter Relation zueinander zu verwenden. Dabei kommen grundsätzlich die Abprodukte in Form von Staub zur Anwendung, dessen Korngröße 0,16 mm und kleiner ist. Als Keimmaterial kann Sand oder auch Abproduktmaterial benutzt werden, dessen Korngröße größer als die der staubförmigen Abprodukte ist, beispielsweise zwischen 0,16 und 1,5 mm liegt. Stellen die Abprodukte selbst das Keimmaterial, so ist es von Vorteil, wenn der Anteil des Keimmaterials mindestens 15% des Abproduktmaterials beträgt. Ist das Keimmaterial dem Abproduktmaterial fremd, aber zum Rohstoffgemisch gehörend, so kann es in den Sprühbereich der Suspension von oben, über den Querschnitt der Wirbelschicht gleichmäßig verteilt, eingerieselt werden. Die im Wasser suspendierten Abprodukte, z. B. Bleistaub oder Schlackestaub, werden zwischen ihrer Entstehung und Verdüsung mit Bindemitteln versehen und anschließend an ihre Granulierung und Trocknung in der Wirbelschicht dem Schmelzprozeß zugeführt.

Im einfachsten Fall kann als Bindemittel das zur Herstellung der Suspension benutzte Wasser dienen. Der Wasseranteil der Suspension, bezogen auf die Gesamtmasse der eingesetzten Feststoffe und des Wassers, kann zwischen 20 und 60%, vorzugsweise 30 und 45% liegen. Die Korngröße der erhaltenen Granulate liegt zwischen 1 und 7 mm, wobei das in einem bestimmten Herstellungsprozeß gewonnene Granulat durch klassierenden Austrag auf einen engen Korngrößenbereich, beispielsweise 3 bis 5 mm, eingeschränkt werden kann.

Ist das Keimmaterial selbst ein Teil des Abproduktes, z. B. wenn gemahlene Schlacke (Hochofenschlacke) verwendet wird, so kann das Abprodukt eines Feinstkornanteil (< 0,16 mm) von 40 bis 85% aufweisen, während der übrige Anteil zwischen 0,16 und 1,5 mm Korngröße liegt. Das Abprodukt wird vor der Agglomeration vorzugsweise so aufbereitet, daß die Bindekräfte im Agglomerat erhöht und die Gebrauchseigenschaften, vor allem die Abriebfestigkeit des Agglomerats, verbessert werden. Zusätzlich kann mindestens ein Rohstoff des Rohstoffgemisches als Keimmaterial gleicher Korngröße wie das arteigene Keimmaterial zugeführt und damit die Erzeugung von Agglomeraten einer gewünschten Korngröße begünstigt werden. Auf diese Weise werden homogene Rohstoffgemische gewonnen. Wird insbesondere zur Herstellung von Braunglas gemahlene Hochofenschlacke oder ein gemahlenes Schlackengemisch verwendet und dieser/diesem vor der Verdüsung als Suspension noch Bestandteile des Rohstoffgemisches zur Glasherstellung beigegeben, so ist vorteilhaft einer der Bestandteile ein wasserlösliches Bindemittel. Ein derartiges Bindemittel kann der Suspension auch beigefügt werden, wenn sie nur Schlacke enthält.

Zum reproduzierbaren Erreichen der gewünschten Glasqualität ist es von Vorteil, die spezifischen Bestandteile eines Glasgemenges so zu bemessen, daß sie mit dem Abprodukt zusammen die gewünschte Glaszusammensetzung ergeben. In bestimmten Fällen kann es vorteilhaft sein, das Keimmaterial vor seiner Einführung in die Wirbelschicht mit zumindest einem Teil der zum Rohstoffgemenge gehörenden unlöslichen Bestandteile zu versetzen.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer schematischen Zeichnung und dreier Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Zeichnung stellt einen Schnitt durch einen Reaktor zur Erzeugung einer Wirbelschicht dar.

In einem Reaktor 1 mit einem Eintrittsraum 2 für ein Fluidisierungsmedium 3, einem Anströmboden 4, einem klassierenden Abzug 13 und einem Abluftkanal 5 bildet sich unter dem Einfluß des gleichzeitig zur Trocknung dienenden Fluidisierungsmedium 3 eine Wirbelschicht 6 mit der durch Pfeile 7 angedeuteten Zirkulation aus. Außerdem ragt in den Reaktor 1 ein mit einer Düse 8 versehenes Rohr 9 hinein, durch die eine Suspension 10 auf die Wirbelschicht 6 aufgedüst wird. Im oberen Teil des Reaktors 1 ist ferner eine Dosiereinrichtung 11 für ein Keimmaterial und/oder weitere Feststoffe 12 angebracht, die das Keimmaterial und/oder weitere Feststoffe 12 über den gesamten Sprühbereich der Düse 8 gleichmäßig verteilt.

Die Suspension 10 enthält folgende, in Massenprozenten angegebene Komponenten:

Schlacke
3,26
Kaolin	34,61
Borsäure	12,37
Flußspat	2,31
Natriumsulfat	0,38
Kalkstein	26,15
	79,08

und Wasser (bezogen auf die Gesamtmasse der Feststoffe und des Wassers) 44,44 Masseprozent. Als Schlacke wird gemahlene Hochofenschlacke mit den Hauptbestandteilen SiO₂, CaO, Al₂O₃, MgO und Fe₂O₃, verwendet. Die aufbereitete Schlacke enthält 80% Feinstkornanteile mit einer Korngröße kleiner als 0,16 mm. Die restlichen 20% Kornanteile, die als Keimmaterial dienen, liegen zwischen 0,16 und 1,5 mm; im gleichen Korngrößenbereich liegt auch die Korngröße des zusätzlichen Keimmaterials, das in Form von Sand zu 20,92 Masseprozent in den kegelförmigen Sprühbereich der Düse 8 vertikal, von oben, eingerieselt wird. Die Temperatur in der Wirbelschicht 6 beträgt dabei 80 bis 140°C. In der Wirbelschicht 6, oberhalb des Anströmbodens 4, wird ein Granulat 15 erzeugt, dessen Korngröße 5 bis 7 mm ist und das eine Restfeuchte von weniger als 1% besitzt. Dieses Granulat ist thermisch stabil, vorwärmbar, abriebfest und staubarm. Es wird durch den klassierenden Abzug 13 ausgetragen und von der Abzugsluft 14 - durch entsprechende Pfeile angedeutet - erwärmt. Anstatt den Sand 12 allein in die Wirbelschicht 6 einzuführen, kann er auch mit einem Teil des Kalksteins oder dem gesamten Kalkstein versetzt sein. Ist Branntkalk im Rohstoffgemisch enthalten, so kann er im Bedarfsfall ganz oder teilweise zur zusätzlichen Aktivierung des Sandes verwendet werden.

In den folgenden zwei rein verfahrenstechnischen Ausführungsbeispielen beziehen sich die Teilangaben auf das Gewicht des jeweiligen Bestandteiles.

In einem Wirbelschichtgranulator werden 2 Teile bleioxidhaltiger Filterstaub, 1 Teil Pottasche und 4 Teile Wasser als Suspension eingedüst. Der Wirbelschicht werden gleichzeitig 4 Teile Keimmaterial mit einer Korngröße von 0,2 bis 1,0 mm zugeführt. Der Wasseranteil im Verhältnis zur Gesamtmasse der Feststoffe und des Wassers beträgt 36,4%. Aus der Wirbelschicht ergibt sich durch klassierenden Abzug ein abriebfestes Granulat, dessen mittlerer Teilchendurchmesser 1,5 mm und dessen Restfeuchte <1% ist.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden 6 Teile Bleioxid, 2 Teile Pottasche und 1 Teil Soda in 12 Teilen Wasser gelöst und als Suspension mit einem Wasseranteil von 37,5% zur Gesamtmasse der Feststoffe und des Wassers in eine Wirbelschicht eingedüst. Auf die verdüste Suspension werden 11 Teile Sand aufgerieselt, die als Keimmaterial dienen und eine Korngröße von 0,16 bis 1,5 mm aufweisen. Nach kurzer Zeit ergibt sich ein abriebfestes, ausreichend trockenes Granulat mit einer Korngröße von 3 bis 5 mm.

Die Erfindung ermöglicht die Herstellung eines mechanischen festen und thermisch stabilen Granulates, das im Schmelzprozeß umweltfreundlich einsetzbar ist, einen reproduzierbaren energiesparenden Schmelzprozeß zuläßt und eine hohe Qualität des Schmelzgutes sowie der daraus hergestellten Erzeugnisse gewährleistet.

Claims (7)

1. Verfahren zur Erzeugung eines Rohstoffgemisches für die Glasherstellung, bei dem Abprodukte verwertet und Bestandteile des Rohstoffgemisches agglomeriert und getrocknet werden, gekennzeichnet dadurch, daß die Abprodukte als Pulver im Wasser suspendiert, in eine Wirbelschicht eingeführt und mit einem Keimmaterial zusammengeführt werden, dessen Korngröße größer als die Korngröße des Pulvers ist.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens ein weiterer Bestandteil des Rohstoffgemisches mit einem Abprodukt in Wasser suspendiert wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß über den gesamten Querschnitt der Wirbelschicht gleichmäßig verteilt die Suspension verdüst und das Keimmaterial in die verdüste Suspension eingerieselt wird.

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß diejenige Komponente des Rohstoffgemisches als Keimmaterial verwendet wird, die am schnellsten sedimentiert.

5. Verfahren gemäß Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Abprodukte vor ihrer Suspendierung so aufbereitet werden, daß sie arteigenes Keimmaterial enthalten.

6. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Abprodukte mit zusätzlichem Keimmaterial in die Wirbelschicht eingeführt werden und daß das arteigene und das zusätzliche Keimmaterial gleiche Korngrößen aufweisen.

7. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens eine Komponente des Rohstoffgemisches als Bindemittel zur Agglomeration dient.