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Verfahren zur Herstellung von einfachen oder zusammengesetzten Bleisilikaten
oder Bleiborsilikaten Bleisilikate werden im technischen Maßstab durch Zusammenschmelzen
von Bleioxyd mit Kieselsäure hergestellt. Die Bleisilikatbildung geht dabei bei
Temperaturen von 8oo bis goo° mit genügender Geschwindigkeit vor sich, sofern es
sich um die Herstellung einfacher Bleisilikate, z. B. von Pb 0 # Si 02, 2
Pb 0 - Si 02 usw. handelt. Im Gegensatz zur Gewinnung einfacher Bleisilikate
sind bei der Herstellung zusammengesetzter Silikate von Bleioxyd und anderen Metalloxyden,
wie z. B. von Kalk, Tonerde, Zinkoxyd usw., höhere Temperaturen notwendig. Dies
trifft auch zum Teil für die Herstellung der einfachen und zusammengesetzten Borosilikate
des Bleis bzw. des Bleis und anderer Metalle, z. B. Alkali, Erdalkali, Zink usw.,
zu. Die einfachen und zusammengesetzten Bleisilikate bzw. -borosilikate haben vielseitige
Verwendungsmöglichkeiten als Emaillen, Glasuren und Bleikristallgläser. Bei den
seitherigen Verfahren zur Gewinnung von einfachen und zusammengesetzten Bleisilikaten
bzw. -borosilikaten werden grundsätzlich Bleioxyde in Form von Bleiglätte (Pb O)
oder Bleimennige (Pb. ,04) als Ausgangsmaterialien verwendet. Diese Bleioxyde werden
ihrerseits wiederum durch Oxydation von metallischem Blei hergestellt.
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Bei dem neuartigen erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von
Bleisilikaten bzw. -borosilikaten wird an Stelle von Bleioxyden direkt metallisches
Blei in Form einer Schmelze oder in Form von Bleipulver als Ausgangsmaterial verwendet,
wobei die Oxydation des metallischen Bleis zu Bleioxyd und die Bildung der einfachen
oder zusammengesetzten Bleisilikate bzw. -borosilikate
in einem
einzigen Prozeß kombiniert werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der
Gesamtprozeß, d. h. die Oxydation des metallischen Bleis und die Silikatbildung
mit Sauerstoffgas durchgeführt. Dabei wird das Blei bei geeigneter--Durchführung
des Verfahrens praktisch augenblicklich zu Oxyd verbrannt, während die bei dieser
Verbrennung auftretende starke positive Wärmetönung zur Umsetzung des Bleioxyds
_mit den anderen Ausgangsmaterialien, z. B. der Kieselsäure, Borsäure, Pottasche
usw., unter Bildung der gewünschten Silikate und Borosilikate ausgenutzt wird. '
- ' Bei der Durchführung des neuartigen Verfahrens hat es sich z. B. als zweckmäßig
erwiesen, das geschmolzene Blei gleichmäßig in den mit Sauerstoffgas gefüllten Reaktionsraum
eintropfen zu lasse und die zur Bildung der gewünschten Silikate bzw. Borosilikate
notwendigen Oxyde bzw. Salze, z. B. Quarzsand, Zinkoxyd, Borax usw., im entsprechenden
Mengenverhältnis vorzulegen. Durch die hohe positive Wärmetönung, die bei der Verbrennung
des schmelzflüssigen Bleis auftritt, entsteht eine beträchtliche Temperatursteigerung,
durch welche das Schmelzen der einzelnen Komponenten bzw. das Lösen der schwer schmelzbaren
Komponenten, z. B. der Kieselsäure, in den entstehenden Schmelzen beschleunigt wird,
so daß in kurzer Zeit homogene Schmelzen des betreffenden Silikats bzw. Borosilikats
entstehen. Die Entnahme der geschmolzenen einfachen oder zusammengesetzten Bleisilikate
bzw. -borosilikate erfolgt auf die übliche Art, z. B. durch Abstechen. Bei der Herstellung
eines einfachen Bleisilikats, z. B. von der Formel Pb O - Si 02 genügt es sogar,
das geschmolzene Blei gleichmäßig in den mit Quarzsand beschickten und mit Sauerstoffgas
gefüllten Ofen eintropfen zu lassen, # ohne daß der Reaktionsofen auf die sonst
übliche hohe Temperatur von 8oo bis goo° vorgeheizt ist, weil die Temperatursteigerung
wegen der Oxydation des Bleis in Sauerstoff schnell erfolgt und in kurzer' Zeit
die Bildung der Bleisilikatschmelze einsetzt. Bei der Herstellung von bleiärmeren
Silikaten, z. B. eines Bleiborosilikats der Formel Pb 0'K20'B203'Zn0'S102 muß der
Reaktionsofen gut vorgewärmt werden. Es hat sich bei den entsprechenden Versuchen
zur Herstellung der erwähnten` Bleisilikate herausgestellt, daß nur ein geringer
Sauerstoffüberschuß notwendig ist, um die Gefahr zu vermeiden, daß die Bleioxydation
nicht quantitativ verläuft und Mißfärbungen in den entstehenden Silikaten auftreten.
Zur Erhöhung der Temperatur kann an Stelle von Quarz ganz -öder teilweise elementares
Silicium verwendet werden.
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Das kombinierte Verfahren der Oxydation des metallischen Bleis unter
gleichzeitiger Bildung von Bleisilikaten bzw. -borosilikaten kann auch so durchgeführt
werden, daß an Stelle von geschmolzenem Blei der Reaktionsofen mit gepulvertem Blei
gleichmäßig beschickt wird. Bei dieser Durchführung ist es allerdings in jedem Fall
erforderlich, daß der Reaktionsofen vorgeheizt wird, z. B. elektrisch mittels Karborundumheizstäben
oder mit Gas. Bei der Arbeitsweise mit Bleipulver ist es außerdem von Vorteil, den
Bleipulverstrahl auf eine unmittelbar über dem Boden des Reaktionswraumes liegende
Prallfläche zu leiten, um eine wirksame Verteilung und schnelle Oxydation des Bleipulvers
zu gewährleisten. Schließlich kann man auch das Bleipulver in Mischung mit den übrigen
Komponenten, welche zur Bildung des gewünschten Silikats bzw. Borosilikats benötigt
werden, in gleichmäßigem Strahl in den vorgeheizten und mit Sauerstoffgas gefüllten
Reaktionsraum einbringen.
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Als Werkstoff für den Reaktionsofen, der bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren zur Herstellung einfacher oder zusammengesetzter Bleisilikate bzw. Bleiborosilikate
notwendig ist, eignen sich Magnesit oder Silika, die zur Vermeidung von Verfärbungen
eisenfrei sein sollen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren stellt gegenüber der bisher üblichen
Herstellung von Bleisilikaten einen großen technischen Fortschritt 'dar, weil es
zwei bisher getrennt nebeneinander durchgeführte Verfahrensschritte (Herstellung
von Bleioxyd und Umsetzung dieses Bleioxyds mit Kieselsäure) in einen einzigen Verfahrensschritt
vereinigt, wobei als besonderer Vorteil hinzukommt, daß - die Verbrennungswärme
des Bleis und die Bildungswärme des Silikats bei der Bildung des gewünschten einfachen
oder zusammengesetzten Bleisilikats und zur Verschmelzung dieser Silikate ausgenutzt
wird.