DE69921401T2

DE69921401T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Glas und insbesondere keramischen Fritten

Info

Publication number: DE69921401T2
Application number: DE69921401T
Authority: DE
Inventors: Andrea Bresciani; Pierugo Acerbi
Original assignee: Sacmi Imola SC
Current assignee: Sacmi Imola SC
Priority date: 1998-08-06
Filing date: 1999-08-02
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2019-08-03
Also published as: DE69921401D1; EP0978484B1; IT1304475B1; ES2232052T3; EP0978484A1; ATE280739T1; US6279351B1; ITBO980489A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Glas und insbesondere keramischen Fritten.
Bei herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von glasartigen Materialien wie zum Beispiel Tafelglas, Flaschenglas und keramischen Fritten werden die Schmelzöfen mit Mischungen verschiedener Materialien in Pulverform mit kontrollierter Teilchengröße und Feuchtigkeit gespeist. Die Rohstoffe, aus denen sich die Mischung zusammensetzt, müssen zunächst trockengemahlen, zum Ort der Glasherstellung befördert, gelagert und dann dosiert werden mit Hilfe von Maschinen wie Schütteltrichtern oder Flüssigkeiten zum Abziehen aus den Lagersilos, Schneckendosierern oder Förderbändern, auf Meßdosen montierten Dosierkammern, Mischern, und müssen dann schließlich mit Hilfe eines pneumatischen Fördersystems weiterbefördert werden. Die verschiedenen Schritte dieses Produktionsverfahrens haben mehrere finanzielle und produktionsbedingte Nachteile, die mit dem Trockenmahlen der einzelnen Rohstoffe, den Schritten zum Befördern und Lagern der Pulver und ihrem Mischen verbunden sind; diese Produktionsanlagen sind ferner durch ein hohes Maß an Komplexität der Handhabung belastet.
Verfahren zur Herstellung von Glas werden beschrieben in den Vorveröffentlichungen DD 94237 A , DD 122620 A und DD 112638 A .
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die oben beschriebenen Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden, d.h. ein Verfahren zur Herstellung von Glas bereitzustellen, das verminderte Kosten, eine höhere Effektivität und Flexibilität bei der Handhabung des Verarbeitungssystems erlaubt.
Im Rahmen dieses Ziels ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das obige Verfahren mit einer Vorrichtung durchzuführen, die einfach aufgebaut ist, in der Praxis relativ leicht bereitzustellen ist, sicher im Gebrauch ist, wirksam im Betrieb und relativ bescheiden hinsichtlich der Kosten.
Dieses Ziel sowie diese und weitere Aufgaben, die nachfolgend besser ersichtlich werden, werden gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Verfahren zur Herstellung von Glas erreicht, das die in Anspruch 1 dargelegten Schritte umfaßt.
Die kennzeichnenden Merkmale der Vorrichtung zur Durchführung des Glasherstellungsverfahrens sind in den Ansprüchen 5 bis 11 angegeben.
Weitere Kennzeichen und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser ersichtlich und erkennbar aus der folgenden ausführlichen Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung von Glas gemäß der Erfindung, das nur anhand eines nichteinschränkenden Beispiels in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht ist; darin zeigen:
1 ein Diagramm der Schritte des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ein Diagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens;
3 eine Ansicht eines Details des Schmelzofens der Vorrichtung von 2.
Mit Bezug auf die obigen Figuren bezeichnet 1 allgemein eine Vorrichtung zur Herstellung von Glas und insbesondere keramischen Fritten mit dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Die Rohstoffe werden in der Nähe der Vorrichtung 1 in einer groben Teilchengröße und mit ihrem natürlichen Feuchtigkeitsgehalt gelagert; daher müssen die hygrometrischen Eigenschaften jeder Komponente bei der Berechnung der zu mischenden Dosen berücksichtigt werden. Sobald die Dosen der zu verwendenden Rohstoffe (M) festgelegt sind, wird im ersten Schritt (A) des Verfahrens die Mischung mit herkömmlichen Verfahren zusammengesetzt unter Verwendung von Förderbändern 2, Trichtern 3 und Meßdosen für die Gewichtsabnahme, um die Rohstoffe aus den Lagersilos 4 abzuziehen, sie in gewählten Anteilen zu dosieren und zu einer Naßmahleinheit 5 zu befördern.
Die Mahleinheit 5 ist eine bekannte kontinuierliche oder diskontinuierliche Trommelmühle mit Mahlkörpern aus gesintertem Aluminiumoxid, die ein Naßmahlen durchführt und einen Brei mit kontrolliertem Rückstand erzeugt.
Während des zweiten Schritts (B) des Verfahrens wird der von der Mühle erzeugte Brei mit Hilfe eines Siebes 6 gefiltert und dann in Vorratsbehältern 7 gesammelt, die mit Rührschaufeln 8 versehen sind. Der Brei in den Vorratsbehältern hat einen Wassergehalt, der zwischen 26 und 40 Gew.-% schwanken kann, eine Dichte zwischen 1550 und 1900 g/l und eine Viskosität zwischen 7 – 25·10^-6·m²s^-1 (1,5 - 3,5 Engler-Grad).
Im dritten Schritt (C) des Verfahrens wird der Brei mit Hilfe einer Pumpe 9 von den Vorratsbehältern 7 zu einem Schmelzofen 10 befördert, der von der Art eines Kessels ist und in dem das Verdampfen von Wasser und das Schmelzen der Materialien der Masse stattfinden, wobei die Fritte (F) entsteht.
3 veranschaulicht ein Detail des Schmelzofens 10. Der Ofen 10 ist mit einem besonders langen Schacht 11 versehen, an dem eine Öffnung 12 vorgesehen ist, aus der ein Rohr 13 zum Einleiten des Breis in den Ofen ragt. Das Endstück des Rohrs 13 hat einen Mantel und ist wassergekühlt, um zu verhindern, daß es infolge der großen Hitze im Inneren des Schachts 11 Schaden leidet; das Ende des Rohrs 13 ist mit einer Düse 14 versehen, die nach unten gerichtet ist, um den Brei in Richtung zu einem Kessel 15 des Ofens 10 zu sprühen. Aufgrund der Strecke, die der Brei zurücklegen muß, bevor er sich auf dem Kessel 15 des Ofens absetzt, kann ein Großteil des in dem Brei vorhandenen Wassers unterwegs verdampfen.
Praktischerweise kann das Rohr 13 weiter oben oder weiter unten entlang des Schachtes 11 angeordnet werden, je nach den Eigenschaften des hergestellten Breis.
Vorteilhafterweise kann die Düse 14 mit einer einzigen Öffnung oder mit einer Vielzahl von Öffnungen versehen sein.
Vorteilhafterweise kann der Brei, wenn keiner der Bestandteile des Breis wasserlöslich ist, ganz oder teilweise durch eine Filterpresse geleitet und in plastischer Form in den Ofen 10 eingeleitet werden, anstatt durch die Düse 14 geleitet zu werden.
Es sei angemerkt, daß dank der begrenzten Größe der der Teilchen, die in der Trommelmühle 5 gemahlen wurden, die bei feuchtem Material funktioniert, die zum Schmelzen erforderliche Wärmemenge beträchtlich niedriger ist als die bei herkömmlichen trockenen Mischungen erforderliche Wärmemenge. Um diese Eigenschaft des Verfahrens festzustellen, wurde ein Test mit einer keramischen Fritte von folgender Zusammensetzung durchgeführt:

Quarz 34,5 %

Kaliumnatriumfeldspat 25,5 %

Boraxpentahydrat 10,0 %

Colemanit 15,0 %

Aluminiumoxid 2,0

Zinkoxid 3,0 %

Calcit 5,0 %

Dolomit 5,0 %
Nach dem Naßmahlen erhielt man einen Brei, der einen Wassergehalt von 28 Gew.-% hatte, eine Viskosität von 20cSt≈20·10^-6 m²·s^-1 (3 Engler-Grad) und eine Teilchengröße von weniger als 63 μm bzw. einen Feststoffrückstand durch ein Sieb mit einer Nettomaschengröße von 63 μm gleich 0,5 Gew.-% in bezug auf den in dem Brei enthaltenen Feststoff.
Durch Einleiten eines Breis mit den oben beschriebenen Eigenschaften in einen Ofen, der mit einem Brenner mit der Maximalleistung von 1,465·10³ kJ/h (350.000 kcal/h) und mit einem in der Schmelzfläche ausgebildeten gekrümmten fliesenartigen Boden versehen war, erhielt man eine Fritte, deren chemische und physikalische Zusammensetzung innerhalb der Normen der mit herkömmlichen Verfahren zusammengesetzten Fritten liegt. Die durch Experimente festgestellten spezifischen Verbrauchswerte betragen 10,460 kJ/kg (2500 kcal/kg) Fritte; dieser Verbrauch ist vergleichbar mit dem typischen Verbrauch herkömmlicher Produk tionen dieser Art und kann noch weiter verbessert werden. Außerdem ist es bei diesem Verfahren nicht notwendig, den zusätzlichen Verbrauch infolge des Vortrocknens der zu schmelzenden Bestandteile der Mischung und infolge des Trockenmahlens in den Energiehaushalt mitaufzunehmen.
Es wurde also gezeigt, daß die Erfindung die gesetzten Ziele und Aufgaben erreicht.
An der so konzipierten Erfindung können also zahlreiche Modifikationen und Variationen vorgenommen werden, die alle im Rahmen der beigefügten Ansprüche liegen sollten.
In der Praxis können die verwendeten Materialien sowie die Formen und Abmessungen nach Bedarf beliebig gewählt werden, ohne dadurch den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche zu verlassen.
Soweit in den Ansprüchen genannte technische Merkmale mit Bezugszeichen versehen sind, wurden diese Bezugszeichen ausschließlich zum besseren Verständnis der Ansprüche aufgenommen, und daher haben solche Bezugszeichen keine einschränkende Wirkung auf die Interpretation jedes mit Hilfe solcher Bezugszeichen beispielhaft gekennzeichneten Elements.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Glas und insbesondere keramischen Fritten, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Schritte umfaßt: nach einem Dosierschritt in den gewählten Anteilen werden in eine Naßmahleinheit (5), die von einer kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Trommelmühle mit Mahlkörpern aus gesintertem Aluminiumoxid gebildet wird, Materialien in einer groben Teilchengröße, die eine zu schmelzende Mischung bilden, eingeleitet, um einen Wasserbrei mit einem Wassergehalt von 26-40 Gew.% und einer Viskosität von 7 – 25·10^-6·m²s^-1 (1,5 - 3,5 Engler-Grad) herzustellen; der Brei wird gesiebt und in einem Vorratsbehälter (7) gesammelt; der gesammelte Brei wird in einen Schmelzofen (10) eingeleitet, um eine flüssige Komponente des Breis verdampfen zu lassen; und es wird eine schmelzflüssige Paste aus Glasmaterial gebildet, die in eine keramische Fritte umgewandelt werden kann.
Schmelzverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brei aus einer Suspension von heterogenen Feststoffteilchen in einer wäßrigen Lösung besteht, die verschiedene Arten von gelösten Stoffen enthält.
Schmelzverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brei von Feststoffen mit einer Teilchengröße zwischen 5 und 100 μm und Wasser gebildet wird.
Schmelzverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffe von Quarz, Kaliumnatrium-Feldspat, Boraxpentahydrat, Colemanit, Aluminiumoxid, Zinkoxid, Calcit und Dolomit gebildet werden, die in geeigneten Mengen genommen werden.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgendes umfaßt: eine Einheit (5) zum Naßmahlen von Rohstoffen (M) mit einer groben Teilchengröße zwecks Herstellung eines Wasserbreis mit einem Wassergehalt von 26-40 Gew.-% und einer Viskosität von 7 – 25·10^-6·m²s^-1 (1,5 – 3,5 Engler-Grad), wobei die Einheit (5) von einer kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Trommelmühle mit Mahlkörpern aus gesintertem Aluminiumoxid gebildet wird; ein System zum Dosieren und Fördern der Rohstoffe (M) im Inneren der Mahleinheit (5); wenigstens einen Behälter (7) zum Aufbewahren der gemahlenen Mischung, der mit Schaufelrührern (8) und mit einem Auslaßsteuersieb (6) versehen ist; ein System (9) zum Pumpen der Mischung; einen Schmelzofen (10); eine Düse (14) zum Einleiten des gepumpten Breis in den Ofen (10); Rohre und Verbindungsstücke (11, 12, 13), um die verschiedenen Komponenten miteinander zu verbinden.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzofen (10) von der Art eines Kessels (15) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzofen (10) von einem Schmelzkessel (15) gebildet wird, der mit einem Auslaßschacht (11) und mit einem Wärmetauscher versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpsystem (9) von einer Membran- oder Kolben- oder Schlauchpumpe gebildet wird, die mit einer Förderdrucksteuerung versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpsystem (9) geeignet ist, das Filterpressen der Mischung zu erlauben, die in einer plastischen Form in den Ofen eingeleitet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (14) mit wenigstens einer Auslaßöffnung versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (14) in einer Öffnung (12) des Schachts (11) des Ofens (10) angeordnet ist.