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Verfahren zum Schmelzen von Glas Die allgemein übliche Art, Glas herzustellen,
besteht darin, daß das lockere Gemenge, das die Rohstoffe möglichst gleichmäßig
gemischt enthält, in das auf hoher Temperatur befindliche Schmelzgefäß (Hafen oder
Wanne) in verhältnismäßig kleinen Posten' eingetragen wird. Das Temperaturgebiet,
das dabei für ein gegebenes Glas Anwendung findet, ist ein verhältnismäßig eng begrenztes.
Im Grunde genommen steht die Einschmelztemperatur der Läuterungstemperatur nahe.
Sie liegt nur insoweit unter ihr, als das eingelegte Gemenge durch seinen Wärmeverbrauch
die Umgebung abkühlt. Im ganzen genommen ist also die Temperatur, der das Gemenge
ausgesetzt wird, von vornherein eine sehr hohe. Das führt zu einer Reihe von Mängeln.
Durch die plötzliche überaus starke Erhitzung gehen die Reaktionen zwischen den
Gemengebestandteilen sehr ungleichmäßig vor sich. An der Außenseite der frischen
Einlage gehen sie stürmisch vonstatten, im Innern bleibt der von der Einlage gebildete
Kegel kalt. Die rasch sich bildenden leicht flüssigen Verbindungen fließen aus dem
Gemenge, entmischen dies und erschweren die spätere Homogenisierung des zu erschmelzenden
Glases. Sie sind alkalireich und fressen besonders stark Hafen-7und Wannenwandung
an. Besonders aber wird für den ganzen Vorgang der Überführung des Gemenges in ausarbeitbares
Glas außerordentlich viel Zeit in Anspruch genommen. Infolgedessen ist die Glasmenge,
die in einer bestimmten Zeit aus einem gegebenen Ofen ausgearbeitet werden kann,
beschränkt, und damit werden die Gestehungskosten durch zu hohen Kohlenverbrauch,
zu hohe Quote- für Amortisation und Verzinsung, Verschleiß an feuerfestem Material
usw. unnötig hoch.
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Der Leitgedanke der vorliegenden Erfindung ist nun der, dieÜberführung
des Gemenges, in dem Alkalisalze oder ähnlich leicht schmelzbaren Stoffe mit Ausnahme
der Chloride enthalten sind, in Glas nicht vollkommen von Anfang an bei der für
das endgültige Durchschmelzen notwendigen Temperatur zu vollziehen, sondern ein
das Schmelzen nur einleitendes Vorstadium einzuschalten, so zwar, daß diese Einleitung
des Schmelzvorganges bei entsprechend ganz allmählich gesteigerter aber nicht bis
zur Schmelzung unter Glasbildung ausreichender Temperatur schrittweise so vor sich
geht, daß das Gemenge sich ziemlich gleichmäßig durch die ganze Masse ändert, wobei
eine Bindung der einzelnen Bestandteile des Gemenges eintritt. Es zeigt sich nämlich,
daß ein so erhitztes Glasgemenge durch die ganze Masse hindurch die bei den durchlaufenen
Temperaturen möglichen Umsetzungen gleichmäßig erfährt und die etwa entstehenden
Reaktionsgase, wie z.B.dieKohlensäure der Carbonate, nahezu vollkommen entweichen,
bevor dann nach weiterer Temperatursteigerung ein eigentliches Schmelzen eintritt.
Diese
Umsetzungen zwischen den Bestandteilen machen sich auch dadurch kund, daß das Gemenge
schwindet ujid sintert, d. h. sich verdichtet, ähnlich wie eine keramische Masse
beim Brand. Während ein Gemenge bei der Schmelzung, wie sie jetzt üblich ist, unruhiges
und ungleichmäßiges Schmelzen unter starkem Aufblähen und Aufbrausen zeigt, vollzieht
das gleiche Gemenge, im Sinne der vorliegenden Erfindung, den Übergang zur Schmelze
ruhig, ohne Aufblähen, ohne daß die Gasentwicklung sichtbar wird, nur unter deutlichem
Sintern (Verdichten und Schwinden). Man könnte, wie gesagt, wenn man weiter so langsam
erhitzt, daß das sich in Glas umwandelnde Gemenge mit seinen inneren Umsetzungen
der jeweils herrschenden Temperatur vollkommen folgt, die ganze Überführung in das
gewünschte Glas in der geschilderten Weise vornehmen. Aber das hat sich nicht für
alle Zwecke praktisch erwiesen. Es empfieht sich, das Verfahren im wesentlichen
als Maßnahme zur Vorbereitung der Schmelze zu verwenden, so daß man es, gemäß der
vorwiegend . auftretenden Erscheinung, am besten als Vorsintern bezeichnen dürfte.
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Die grundsätzliche Art der Ausführung des vorliegenden Verfahrens
ergibt sich aus dem Vorstehenden ohne weiters. Das gut gemischte Gemenge wird in
einer Einrichtung, die gestattet, die Erhitzung-allmählich vorzunehmen, langsam
so weit erhitzt, bis eine vollkommene Durchsinterung eingetreten ist. Diese Erhitzung
geschieht am besten im Gegenstrom von Gut und Wärme, z. B: in der Weise, daß das
Gemenge auf einem Förderband oder Wagen in einem geeigneten Kanal den Heizgasen
entgegengeführt wird. Das auf diese Weise vorgesinterte Gemenge wird am besten noch
im heißen Zustande dem Schmelzraum zugeführt.
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Um die Vorsinterung zu beschleunigen, wird das Gemenge mit Vorteil
durch Schlagen -oder Pressen verdichtet. Am besten ist es, die Verdichtung in verhältnismäßig
kleinen Posten so stark zu wählen, daß die gepressten Teile Zusammenhalt bekommen,
also Formlinge oder Preßlinge herzustellen.
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Die Brikettierung des Gemenges ist ja schon häufiger vorgeschlagen,
aber immer nur im Hinblick auf die unmittelbare Beschickung des Schmelzraumes mit
den Briketts. Man wollte dabei vor allem eine kontinuierliche Beschickung für die
Wannen ohne die Gefahr des Staubens erreichen. Für das vorliegende Verfahren werden
diese Vorteile ebenfalls erreicht, aber die Brikettierung ist nur Mittel, den Hauptteil
des Verfahrens, das Vorsintern, zu fördern. Infolge der Brikettierung kann die Oberfläche,
die bei der Vorsinterung sich der Wärmezufuhr zum Gemenge darbietet, größer gemacht
werden als beim geschlossenen Haufen. Natürlich dürfen die Briketts nicht in dichten
lückenlosen Haufen erhitzt werden. Ebenso erfolgt die Durchwärmung der Briketts
rascher. Vor allem aber ist die Berührung der Einzelteilchen viel stärker und infolgedessen
der Verlauf der Reaktion im festen Zustande viel rascher. Kurzum, der Vorgang des
Vorsinterns wird unter sonst gleichen Verhältnissen wesentlich beschleunigt.
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Im allgemeinen läßt sich das Gemenge bei verhältnismäßiggeringenDrucken
zu ausreichend haltbaren Stücken zusammenpressen. Oft kann dies durch schwache gleichmäßige
Anfeuchtung erleichtert werden. In Fällen, wo organische Bestandteile zum Zwecke
der Reduktion dem Gemenge zugefügt werden, kann dieser Zusatz in der Form von Pech,
Teer, Öl und ähnlichen Stoffen gemacht werden, die dann die Brikettierung erleichtern.
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Was die Erhitzung betrifft, so kann diese in Öfen jeder Art geschehen.
Am besten wählt man- Tunnelöfen oder kanalartige Öfen, die entweder direkt oder
indirekt beheizt werden. Nun ist aber zu beachten, daß die Wärmewirtschaft der Glasschmelzöfen
sehr im, argen liegt. Nur 12 bis 15% der aufgewandten Wärme werden für den eigentlichen
Schmelzvorgang ausgenutzt. Daher kommt es auch, daß eine große Menge Abwärme bei
jedem Glasschmelzofen zur Verfügung steht. Einerlei ob Regeneratoren oder Rekuperatoren
für die Wiedergewinnung der Wärme verwandt werden, immer ziehen die Heizgase mit
mindestens 6oo ° ab.
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Das vorliegende Verfahren, das Glasschmelzen durch den Vorsinterungsgang
einzuleiten, gibt nun die Möglichkeit, in wirtschaftlicher Weise die Abhitze der
Glasschmelzöfen zu verwerten. So besteht z. B. der Weg, daß man zwischen Schornstein
und Rekuperator oder Regenerator einen Kanal einschaltet, durch den das brikettierte
Gemenge zum Zwecke des Vorsinterns geführt wird.
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Zu der Verbesserung der Wärmewirtschaft des Glasschmelzens, die sich
aus den öben bereits erwähnten Gesichtspunkten ergibt, tritt also noch die Möglichkeit
einer außerordentlich wirtschaftlichen Abhitzeverwertung hinzu.
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Das Verfahren kann natürlich auch in der Weise durchgeführt werden,
daß Vorsinterung und Schmelzen nacheinander in demselben Ofen vorgenommen werden.
Es kann zu diesem Zweck das Gemenge, am besten in verdichtetem Zustande in einem
Kanalofen, etwa in Häfen, allmählich der Stelle höchster Temperatur zugeführt werden,
aus der dann das Ausarbeiten der Masse erfolgt.
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Wenn oben gesagt ist, daß in dem Gemenge Alkalisalze oder ähnlich
leicht schmelzbare Stoffe mit Ausnahme der Chloride enthalten sind, so schließt
das die Verwendung von Stoffen
nicht aus, in denen sich Chloride
in unwesentlichen Mengen, z. B. als Verunreinigungen, befinden.