NL192303C

NL192303C - Werkwijze en inrichting voor de vervaardiging van ronde glaskralen.

Info

Publication number: NL192303C
Application number: NL8302040A
Authority: NL
Original assignee: Glaverbel
Priority date: 1982-06-08
Filing date: 1983-06-08
Publication date: 1997-05-07
Also published as: ATA201783A; GB2121782B; JPS593025A; SE458201B; US4487620A; DE3320722C2; DE3320722A1; NO832059L; ES523353A0; ES523352A0; FR2528031B1; GB2121782A; FR2528031A1; JPH0364457B2; NL8302040A; ES8404295A1; NO158938C; NO158938B; SE8303127D0; BE896910A

Description

1 192303

Werkwijze en inrichting voor de vervaardiging van ronde glaskralen

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de vorming van glasachtige kralen, waarbij deeltjes kralenvormend materiaal in een eerste gasstroom, zoals bijvoorbeeld lucht, worden meegevoerd en daarbij 5 worden gestuwd langs een doorgang die leidt naar een branderkop, waarbij de eerste gasstroom wordt onderworpen aan een verandering in bewegingsrichting, waarbij de verandering van bewegingsrichting een wen/eling in de deeltjes bevattende gasstroom opwekt en waarbij een tweede gasstroom dwars in die doorgang wordt geperst door ten minste een opening in de omtrekswand ervan, waar de eerste gasstroom wordt onderworpen aan een richtingsverandering, waarna de in werveling gekomen gasstroom na uitstoten 10 uit de branderkop deel gaat uitmaken van een vlam. De uitvinding omvat ook een inrichting voor de uitvoering van een dergelijke werkwijze.

Een dergelijke werkwijze en inrichting zijn bekend uit het EP 46.376 B1. Volgens dit geschrift worden de glasdeeltjes in het centrum van de vlam van een brander geïntroduceerd na te zijn meegevoerd in een . werveling, die is opgewekt in het midden van de toevoerbuis door de aanvoer van laterale secundaire lucht.

15 Vervolgens wordt een werveling gecreëerd in het inwendige van de oven door de circulatie van de laterale luchtstroom rondom de vlam van de brander. Gebleken is, dat men met dit type configuratie niet kan bereiken een gelijkmatige temperatuurverdeling op het niveau van elk deeltje in de vlam en veroorzaakt een grote disharmonie tussen de gevormde glasparels. Het is ook niet uitgesloten, dat een deel van de deeltjes ' niet terug te vinden is in de vorm van glasparels rondom de uitgang van de inrichting.

20 De uitvinding beoogt thans een werkwijze en inrichting te verschaffen, waarbij de bovengenoemde nadelen met voordeel worden opgeheven.

Hiertoe omvat de uitvinding een werkwijze gekenmerkt doordat de eerste gasstroom de eerste component is van een verbrandbaar gasmengsel, dat verbrandende en brandbare componenten bevat, terwijl de tweede gasstroom de tweede component van het gasmengsel vormt en dat deze tweede gascomponent 25 tengevolge van de opgewekte wen/eling voorafgaande aan het uitsloten uit de branderkop intens wordt gemengd met de eerste gasstroom met daarin de glasachtige kralen vormende deeltjes en de eerste component van het verbrandbare mengsel en waarbij de verandering in bewegingsrichting wordt veroorzaakt door een spiraal via welke de eerste gascomponent in een branderbuis die naar de branderkop leidt, stroomt, de tweede gascomponent in de eerste spiraal wordt geperst via een daarom heen grijpende 30 tweede spiraal.

Opgemerkt wordt, dat wanneer overeenkomstig de uitvinding te werk wordt gegaan elk apart deeltje kraalvormend materiaal omgeven zal zijn door vlammen, zodat geen zal worden afgeschermd door andere en bijgevolg alle deeltjes onderworpen zullen worden aan vrijwel hetzelfde vethittingsschema. Aangezien alle kralen op eendere wijze behandeld zullen worden, zal de gelijkmatigheid van de productkwaliteft worden 35 veibeterd. De kralen zullen ook sneller verhit worden. Snelle verhitting wordt bereikt omdat de verbrandende -on worHranHharo gnasan intone rijn i/amrnngH on iHanrHnnr Ha geproduceerde vlam harder «n hater ral 71 jn_

Vanwege de hardere en hetere vlam en de resulterende snellere verhitting is het mogelijk kralen van goede ----------- kwaliteit in een kortere tijdsduur te verkrijgen, d.w.z. met een kortere vlam. De verblijftijd van de deeltjes in - .......- de vlam kan korter zijn dan een halve seconde, bijv. 0,1-0,2 s. Het gebruik van een kortere vlam maakt 40 verkleining van de afmetingen van de verbrandingskamer mogelijk. Omdat de vlam harder en heter is, is het bovendien mogelijk de specifieke hoeveelheid verbrandbaar gas die gebruikt wordt voor een gegeven hoeveelheid te verwerken kraalvormend materiaal te verminderen.

Lucht kan worden gebruikt als de verbrandende component en lucht zal in het algemeen in groter volume worden gebruikt dan het verbrandbare gas. Het verdient dan ook de voorkeur dat de eerste component van 45 het gasmengsel, dat de kraalvormende deeltjes meevoert, gevormd wordt door lucht.

Bij voorkeur zijn de krachten die intense menging van de gascomponenten teweegbrengen krachten welke wen/eling van hist gasmengsel veroorzaken. Dit is een zeer eenvoudige manier om de turbulente stroming te verkrijgen die noodzakelijk is om intense menging van de gascomponenten teweeg te brengen.

Met voordeel wordt de eerste gascomponent onderworpen aan een verandering van de bewegings-50 richting in de zone waarin de tweede gascomponent door de opening(en) wordt gepetst. Hierdoor kan het gasmengsel door de geometrie van de gebruikte inrichting tot wen/eling worden gebracht.

In uitvoeringsvormen van de uitvinding welke in het bijzonder de voorkeur verdienen, wordt deze verandering in bewegingsrichting teweeggebracht door een spiraal via welke de eerste gascomponent in een branderbuis die naar de branderkop leidt stroomt. Dit is zeer gunstig gebleken ter bevordering van 55 intense menging van de gascomponenten. Om dezelfde redenen verdient het de voorkeur dat de tweede gascomponent in een dergelijke eerste spiraal wordt geperst via een deze omvattende tweede spiraal. Het verdient de voorkeur dat deze twee spiralen tegengesteld gericht zijn.

192303 2

Bij een bepaalde voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding wordt aan ten minste één van de compo· nenten van het verbrandbare gasmengsel een gasachtig materiaal toegevoegd, dat bij branding van het mengsel thermische overdracht van de resulterende vlam op de kraalvormende deeltjes bevordert. Waterdamp en kooldioxide zijn voorbeelden welke bijzonder de voorkeur verdienen van een dergelijk 5 gasachtig materiaal. Het gebrnik van een dergelijk gasachtig materiaal bevordert doelmatige vorming van ronde glasachtige kralen. Een dergelijk gasachtig materiaal kan bijv. tot aan 20% van de deeltjes meevoerende gascomponent uitmaken.

Wanneer overeenkomstig de onderhavige uitvinding te werk wordt gegaan bestaat er een zeker risico dat een gering gedeelte van de deeltjes glasvormig materiaal uit de geproduceerde harde vlam kan ontsnappen 10 voordat dit bevredigend is verhit. Teneinde dit risico te verminderen of uit te sluiten en zo verder de opbrengst te verhogen en ter bevordering van de productie van kralen van goede kwaliteit verdient het de voorkeur dat het verbrandbare gasmengsel met meegevoerde deeltjes uit de branderkop wordt gestoten, terwijl het is omgeven door een omsluitende stroom, die een tweede verbrandbaar gasmengsel bevat. Vanwege de aanwezigheid van kraalvormende deeltjes in het eerste verbrandbare gasmengsel is de uit dat IS mengsel voortkomende vlam verzwakt. Het gebruik van een tweede omgevend verbrandbaar gasmengsel heeft het bijkomende voordeel een goede vlamverbreiding in stand te houden.

Opdat dit tweede gasmengsel ook tot een hete harde vlam aanleiding zal geven verdient het de voorkeur dat het tweede gasmengsel wordt gevoerd naar een hulpbranderkop, die de eerste branderkop omgeeft, in de vorm van eerste en tweede componenten op een wijze als boven gedefinieerd met betrekking tot het 20 deeltjes meevoerende gasmengsel.

Nadat de gemengde gassen waarin de deeltjes zijn meegevoerd, zijn onderworpen aan de krachten die verder intense menging bevorderen, verdient het de voorkeur dat de gasstroom door een insnoering wordt gedreven op zijn weg naar de branderkop. Gebleken is dat dit de verdeling van kraalvormende deeltjes in de meevoerende gasstroom verbetert en tevens het risico verlaagt dat enkele deeltjes kraalvormend 25 materiaal zouden ontsnappen uit de vlam, voordat zij bevredigend zijn verhit.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een inrichting voor de vorming van tonde glasachtige kralen met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding, welke inrichting is voorzien van een branderkop en leidingen, te weten een eerste doorgang voor toevoer van een eerste gasstroom met daarin glasachtige kralen vormende deeltjes en een tweede doorgang voor toevoer onder druk van een tweede gasstroom 30 dwars in de eerste doorgang door één of meer openingen in zijn wand en vandaar in een brandeibuis.

Een dergelijke inrichting is bekend uit het hiervoor genoemde EP 46.376 B1. De inrichting volgens de uitvinding is gekenmerkt doordat de eerste doorgang uitloopt in een spiraal, welke om de brandeibuis grijpt voor de aanvoer van een eerste component van een verbrandbaar gasmengsel met daarin glasachtige __kralen vormende deeltjes naar de brandeibuis en _daLde_opening(en) is of zijn gevormd in een wand van de 35 spiraal en de tweede doorgang eindigt in een tweede spiraal, welke om de eerste spiraal grijpt voor de geforceerde aanvoer van een tweede component van het verbrandbare gasmengsel dwars in de eerste _doorgang en vandaar dwars in de brandeibuis in de voim van een verbrandbaar monosal mot de oawte gascomponent en de meegevoerde deeltjes, terwijl de brandeibuis leidt naar de branderkop.

.............- Bij voorkeur is/zijn de opening(en) geplaatst langs cte buitenomtrekswand van de spiraal: 40 Voorts is het gunstig wanneer de eerste spiraal en de tweede spiraal tegengesteld gericht zijn.

Volgens een andere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding zijn tweede leidingen aanwezig voor toevoer naar een hulpbranderkop, welke de (eerste) branderkop omringt van een tweede brandbaar gasmengsel, dat het deeltjes meevoerende mengsel omringt.

Opgemerkt wordt voorts dat de tweede leidingen voor toevoer van het tweede verbrandbare gasmengsel 45 naar de hulpbranderkop één of meer van de kenmerken heeft zoals eerder gedefinieerd met betrekking tot de leidingen voor toevoer van het deeltjes meevoerende gasmengsel.

Tenslotte is tussen de dwarsingang in de brandeibuis voor het deeltjes meevoerende gasmengsel en de branderkop een ingesnoerd branderbuisgedeelte aanwezig.

De onderhavige uitvinding kan worden toegepast bij de vervaardiging van vaste en van cellulaire kralen. 50 Opgemerkt wordt dat het Franse octrooischrift 1.161.396 een andere methode beschrijft voor het vervaardigen van glasvezels. Zoals in dat octrooischrift wordt beschreven wordt lucht waarin kraalvormende deeltjes worden méegevoeid, geleid in een verbrandingskamer via een branderkop, langs een leiding dié is omgeven door twee andere concentrische leidingen, welke beide een mengsel van verbrandingsgas en lucht aanvoeren. Teneinde de menging van de deeltjes meevoerende luchtstroom en de gas/luchtstromen te 55 bevorderen is de leiding welke direct de binnenste leiding omgeeft zodanig van vorm, dat het erdoor stromende mengsel van gas en lucht bij uittreding uit de branderkop wordt gewerveld. Er is echter gebleken, dat de menging in de verbrandingskamer niet doelmatig is en dat de kraalvormende deetyes nog steeds de 3 192303 neiging hebben in een centrale luchtstroom meegevoerd te worden, welke is omgeven door een brandbaar mengsel, met als resultaat dat wanneer het gas wordt aangestoken de buitenste deeltjes de neiging hebben de binnenste deeltjes af te schermen van de geproduceerde warmte en dat de opbrengst aan goed gevormde kralen niet zo hoog is als wenselijk is.

5 Voorts beschrijft het Amerikaanse octrooischrift 3.190.737 een oven voor glaskralen, alsmede een werkwijze voor de bereiding ervan. De inrichting is verticaal en is aan de onderzijde voorzien van een brander, die beschreven is in het Amerikaanse octrooischrift 2.600.963.

Opgemerkt wordt, dat zowel bij het US Patent 3.190.737 als bij het US Patent 2.600.963 de stroom glasdeeltjes, gedragen door een luchtstroom op een plaats boven de uitstroomopening van het gas/ 10 luchtmengsel met deze gemengd wordt, waaibij de stroom glasdeeltjes eerst bij de uitstroom in werveling wordt gebracht met behulp van een speciaal gevormd brandermondstuk. Aparte hoger gelegen luchttoevoer langs de wanden zorgt voor afkoelende wervelingen langs de wanden.

De glasdeeltjes, die zijn opgenomen in een luchtstroom, worden in de vorm van een brander geïntnodu-• ceerd. Op die manier ontstaat een wervelende beweging die is opgewekt in de oven teneinde de wanden af 15 te koelen. Deze opstelling brengt het probleem van de niet uniforme verdeling van de temperatuur met zich mee rondom elk deeltje in het midden van de vlam, alsmede het probleem van disharmonie bij de productie van de kralen.

Bovendien beschrijft het GB 1.280.530 een gasbrander en de verbetering van het gasmengsel met behulp van een vernauwing in de leiding. Hierbij wordt echter met geen woord gerept over de productie van 20 glaskralen.

De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van de schematische tekeningen.

Hierin is figuur 1 een aanzicht gedeeltelijk in doorsnede van een brandersamenstel.

Figuur 2 is een doorsnede door de lijn IHI van figuur 1.

25 Figuur 3 is een schema van een installatie voor de productie van ronde glasachtige kralen.

In figuren 1 en 2 omvat het algemeen met 1 aangeduide brandersamenstel een brandetbuis 2, die eindigt in een branderkop 3. Leidingen voor voeding van de branderkop 3 omvatten een eerste doorgang 4, die eindigt in een spiraal 5, welke grijpt om de brandetbuis 2 en met het binnenste daarvan in verbinding staat 30 via een opening 6 (figuur 2) welke groot genoeg is om een onbelemmerde doorgang te verschaffen van enige kraalvormende deeltjes die in een door de eerste doorgang 4 in de branderbuis stromende gasstroom worden meegevoerd, niet tegen te houden.

Een tweede doorgang 7 voor toevoer van een tweede gascomponent eindigt in een tweede spiraal 8, welke grijpt om de eerste en daarmee in verbinding staat via een aantal gaten waarvan de posities in de------ 35 buitenste omtrekswand van de eerste krul 5 zijn aangegeven bij 9. Men merkt op dat de spiralen 5 en 8 tegengesteld gericht zijn.

-De-basis van de-btanderbuis2-is afgesloten door oon kap 10:---

Een kraag 11 is aan de brandetbuis 2 bevestigd boven het niveau van de twee spiralen 5 en 8 om een buRenhulpbrandetbuis 12~vastte houden, welke eindigt in een hulpbranderkop 13 en Is VóöfZièn van “ 40 hulpgastoevoermiddelen, welke in deze uitvoeringsvorm identiek zijn aan die welke boven reeds zijn--------- beschreven met dien verstande, dat de afmeting van de spiralen is gewijzigd om te passen om de grotere diameter van de buitenbranderbuis 12. De onderdelen van de hulpgasleidingen zijn aangegeven met venvijzingscijfers die tien hoger zijn dan die van de boven beschreven hoofdtoevoer.

Vanwege de dwarsinspuiting van de tweede gascomponent in de eerste door de gaten 9,19 wonden de 45 gassen reeds goed gemengd wanneer deze de branderbuizen 2,12 binnentreden en vanwege de geometrie van de gastoevoersystemen wordt een wervelende beweging verleend aan deze mengsels wanneer deze door de branderbuizen 2,12 naar de branderkoppen 3,13 stromen, zodat elk mengsel intens wordt gemengd voorafgaande aan ontbranding.

Omdat de gaten 9 in de buRenomtrekswand van de eerste spiraal 5 zijn, heeft de injectie van de tweede 50 gascomponent tevens de neiging op de deeltjes kraalvormend materiaal die in de eerste gascomponent worden meegevoerd zodanig in te welken dat ten minste gedeeRelijk de centrifugaalkrachten, die op deze worden uRgeoèfend wanneer deze door de krul stromen, worden gecompenseerd.

Figuur 3 laat een installatie zien voor de productie van ronde glasachtige korrels, waarin een brander· samenstel 1 als beschreven met betrekking tot de figuren 1 en 2 is opgenomen in een positie aan de 55 onderkant van een veibrandingskamer 20. Lucht wordt toegevoerd als een eerste gascomponent naar eerste hoofd· en hulpdootgangen 4,14 door middel van blaastoestellen 21, 22 en voeding wordt mogelijk gemaakt door een vuRrechter 23 voor inbrenging van deeRjes kraalvormend materiaal in de luchtstroom die 192303 4 door de eerste hoofddoorgang 4 stroomt. Verbrandbaar materiaal wordt gevoerd naar de tweede hoofd· en hulpdoorgangen 7,17 door een gemeenschappelijke voedingsleiding 24, waarin een insnoerventiel 25 is opgenomen, zodat verschillende hoeveelheden gas kunnen worden gevoed. Als alternatief kunnen gescheiden toevoeren worden gebruikt. In de volgende voorbeelden was dit verbrandbare gas aardgas, 5 maar stadsgas of ander verbrandbaar gas kan worden gebruikt, afhankelijk van de beschikbaarheid en bijkomende factoren.

De gasmengsels worden ontstoken bij de branderkoppen 3,13, waar de hulpbranderbuis 12 een vlamgordijn verschaft dat de hoofdvlam omringt welke uit de hoofdbranderbuis 2 treedt, om te voorkomen dat meegevoerde deeltjes kraalvormend materiaal zijwaarts ontsnappen, zonder verhit te zijn en om de 10 hoofdvlam te stabiliseren.

De hete verbrandingsgassen en de meegevoerde kralen die nu afgerond zijn door de inwerking van de vlam, worden omhoog gevoerd naar een schoorsteen 26 in het dak van de verbrandingskamer 20 en vandaar via een pijp 27 naar een scheidingsinrichting 28 uit welker bodem de gerede kralen kunnen worden verzameld.

15 Als facultatieve wijziging van het boven beschreven brandersamenstel omvat de hoofdbranderbuis 2 een ingesnoerd gedeelte 29, aangegeven in streeplijnen dat zich stroomafwaarts van de ingang van de branderbuis en bij voorkeur dicht bij de branderkop 3 bevindt. Dit veroorzaakt natuurlijk een versnelling van de gasstroom in deze ingesnoerde zone en een vertraging en drukverlaging voorbij deze zone en dit is gunstig gebleken voor de verdeling van meegevoerde kraalvormende deeltjes in de gasstroom onder 20 bepaalde omstandigheden. In het bijzonder wordt hierdoor enige neiging van de deeltjes verlaagd uit de vlam te vliegen voorbij de brander, vanwege centrifugale krachten als gevolg van de wervelende krachten die de gasstroom zijn verleend wanneer deze de branderbuis 2 bij de opening 6 binnentreedt. Een verder voordeel van een dergelijke insnoering in de branderbuis is dat deze het risico van vlamterugslag vermindert.

25

Voorbeeld I

Massieve glaskorrels zijn vervaardigd in een installatie als beschreven met betrekking tot figuur 3 onder toepassing van het boven besproken brandersamenstel.

In feite werden massieve microkralen met een gemiddelde diameter beneden 100 pm vervaardigd met 30 een snelheid tussen 100 en 120 kg/h en een stortgewicht van 1-1,1 kg/I.

Geschikt vergruisd glasafval werd gevoerd in een hoofdluchtstroom die werd gevoed met 210 m3 (std.) per h. De höofdvoeding van aardgas was 35 m3 (std.) per h. De hulpbrander werd gevoed met 90 m3 (std.) lucht en 15 m3 (std.) aardgas per h.

' Een zeer hoge opbrengst aan microkralen van uitstekende kwaliteit werd verkregen. _ ----- 35

Voorbeeld II

—-Cellulaire-glaskralen zijn vervaardigd-in een installatie ris beschreven met betrekking tot flguui 3 onder- toepassing van het boven beschreven brandersamenstel.

-------------------- Voor de vervaardiging van cellulaire kralen met een snelheid van 100-120 kg/h werden deeltjes ~ 40 kraalvormend materiaal gebracht in een hoofdluchtstroom, die werd gevoed met een snelheid van 240 m3 (std.) per h, welke daarop werd gemengd met een hoofdaard gasstroom met een stroomsnelheid van 43 m3 (std.) per h. De hulpbrander werd gevoed met 120 m3 (std.) lucht en 23 m3 (std.) aardgas per h. De gasstromen werden bij de branderkoppen ontstoken ter branding van de kralen. Het gebruikte kraalvormende materiaal was als volgt bereid.

45 Een waterige oplossing van natriumsilicaat (38 °Baume) werd gebracht in een mengvat met glaskorrels (afmetingen 20-100 pm) gemengd met poedervormig ureum als opblaasmiddel. Het glas had de volgende samenstelling in gewichtspercentage: 70,4 Si02,12,78 NajO, 12,14 CaO, 1,77 Mgo, 1,92 Al203, terwijl de rest verontreinigingen was. Dé natriumsilicaatoplossing werd toegevoerd in een hoeveelheid van 10,51 per 20 kg glas. Het ureum werd toegevoerd in een hoeveelheid gelijk aan 2 gew.% op basis van het gewicht 50 van het glas. De suspensie werd overgebracht in een volgend vat, dat was voorzien van een loerder. De viscositeit van de suspensie in het volgende vat werd gemeten met een viscosimeter en afhankelijk van de viscositeitsmeting werd zoveel water toegevoegd dat de viscositeit van de suspensie op vrijwel 3 Pa.s werd gehandhaafd. De suspensie werd naar buiten gepompt via een filter naar één of meer sproeikoppen in een droogtoren en wel met een snelheid van 1S-20 l/min. Perslucht werd naar behoefte aan de sproeikoppen 55 gevoed. De door de sproeikoppen uitgestoten druppels van de suspensie hadden uiteenlopende afmetingen in het gebied van 100-1000 pm.

Hete uit de verbrandingskamer 20 afkomstige gassen werden naar de bodem van de droogtoren geleid.

5 192303

De gassen hadden bij binnentreden van de droogtoren een temperatuur in het gebied van 200-400 °C. De door de sproeikoppen uitgestoten druppels werden, terwijl zij snel werden verhit in deze toren, omhoog gevoerd door de opstijgende hete gasstromen, in de droogtoren verdampte water uit de opstijgende druppels, zodat deze omgezet werden in zelf vast-blijvende deeltjes, welke de glaskorrels door het 5 natriumsilicaat als bindmiddel tezamen gehouden bevatten. Tegelijkertijd vond enige ontleding van het ureum plaats, onder ontwikkeling van gassen welke enige expansie van de wordende deeltjes veroorzaakten. De gevormde deeltjes kwamen continu van de bovenkant van de droogtoren terecht in een gas-scheidingsinrichting, waarin de deeltjes werden neergeslagen voorafgaande aan invoering in de verbrandingskamer 20 via het brandersamenstel 1. Bij het verlaten van de bovenkant van de droogtoren 10 waren de deeltjes vast geworden en voldoende gedroogd om in massa verzameld te worden zonder onderlinge hechting. Onderzoek van monsters van deeltjes die uit de scheidinrichting waren genomen, toonde aan dat elk van een overwegend aantal ervan bestond uit een aantal glaskorrels die samen werden gehouden door een natriumsilicaathuidje, dat zich om ieder van de giaskorrels uitstrekte, alsmede rond de gehele groep als een omhullende oppervlaktelaag. In het lichaam tussen de beklede glaskorrels waren 15 kleine cellen die gevuld waren met gassen, gedeeltelijk als gevolg van de gedeeltelijke ontleding van het ureum. De stortdichtheid van de deeltjes bedroeg ca. 0,4-0,6 kg/l.

De deeltjes werden gevoed aan de verbrandingskamer 20 als boven beschreven, onder oplevering van een zeer hoge opbrengst aan ronde glasachtige korrels met een afmeting in het gebied van 0,16-2,5 mm en een stortdichtheid van ca. 0,25 kg/l.

20

Voorbeeld Hl

Expandeerbare deéltjes van kraalvormend materiaal werden gelijk als in voorbeeld II gevormd, met dien verstande dat i.p.v. het ureum calciumcarbonaatpoeder (gemiddelde deeltjesgrootte 0,08 μτη) werd gebruikt als opblaasmiddel in een hoeveelheid van 3 gew.% op basis van het gewicht van het glas. De zo bereide 25 suspensie bevatte vrijwel dezelfde hoeveelheid water, n.l. 35 gew.%, als de in voorbeeld II gebruikte suspensie. De temperatuur in de droogtoren bedroeg 500-600 °C, hetgeen voldoende was om gedeeltelijke ontleding van het calciumcarfoonaat gedurende het verblijf van de druppels van de suspensie in de droogtoren teweeg te brengen.

De expandeerbare deeltjes, die uit de gasscheidingsinrichting werden verzameld, hadden een stort-30 dichtheid van ca. 0,8-1,0 kg/l. Deze deeltjes werden daarop omgezet in cellulaire glaskralen op dezelfde wijze als de deeltjes in voorbeeld II.

Voorbeeld IV

Expandeerbare kraalvormende deeltjes werden gevormd uit glaskorrels met een grootte van 60-150 pm, 35 ureum en natriumsilicaatoplossing (38 °Baume). Het glas had dezelfde samenstelling als het in voorbeeld II gebruikte glas. Het ureum werd gebruikt in een hoeveelheid van 2 gew.% op basis van het gewicht van het -glaSr-Oe natriumsilicaatoplossing werd gebruikt in een hoeveelheid van 10,51 per20 kggtasrWater werd gebruikt om de viscositeit van de suspensie op ongeveer 5 Pa.s, overeenkomend met ongeveer 35 gew.% _ ----------------water, te brengen.

40 De natriumsilicaatoplossing enerzijds en de met het poedervormige ureum vermengde giaskorrels anderzijds werden uit respectievelijke houders gevoed in het mengvat van de in voorbeeld I gebruikte inrichting en water werd toegevoegd, afhankelijk van de in het volgende vat gemeten viscositeit.

De suspensie werd in de droogtoren in de vorm van druppels met een grootte in het gebied van 150 pm tot 1,5 mm versproeid. De temperatuur van de droogtoren bedroeg 300 °C. In de droogtoren verdampte 45 water. Elk van de uit de droogtoren verzamelde deeltjes omvatte glaskorrels die tezamen werden gehouden door natriumsilicaat. De deeltjes bevatten cellen als gevolg van de gasontwikkeling door de gedeeltelijke ontleding van het ureum en in zekere mate ook door verdamping van water uit de druppels gedurende de verhitting in de droogtoren. De deeltjes hadden een grootte in het gebied van 200 pm tot 2 mm en hadden een stortdichtheid van 0,4 kg/l.

50 In een volgende verwerkingstrap werden de kraalvormende deeltjes uitgestoten en gebrand als beschreven in voorbeeld II. Bij deze brandingsbehandeling trad verdere ontleding van ureum op onder ontwikkeling van nog meer gas. Het glas smolt en de hoeveelheden gesmolten glas vloeiden samen tot een samenhangende massa. Naar buiten gerichte verplaatsing van gesmolten glas trad op onder de interne druk die door het gas teweeg werd gebracht. Het natriumsilicaat werd chemisch geïntegreerd met het glas.

55 Ondeizoek van de verkregen glasachtige kralen na koeling ervan toonde aan dat deze bestonden uit een samenhangende massa van glas, welke een cellulaire structuur had. De glaskralen hadden een stortgewicht van 0,2 kg/l.

192303 6

Hetzelfde voorbeeld werd herhaald met dien verstande dat de suspensie waaruit de expandeerbare deeltjes werden gevormd zaagsel bevatte. Bij de verwerking verbrandde het zaagsel in de aparte deeltjes.

Opnieuw werden cellulaire glaskralen verkregen.

5 Voorbeeld V

Holle kralen uit natronkalkglas werden vervaardigd uit kraalvormend materiaal dat als volgt was bereid.

De gebruikte installatie omvatte vier vaten voor de uitgangsmaterialen. De vaten hadden met motoren aangedreven roerders. Het eerste vat bevatte een waterige oplossing van technisch natriumsilicaat (38 eBaume). Het tweede vat bevatte een waterige oplossing van calciumhydroxide bij 80 °C. Het derde vat 10 bevatte een waterige oplossing van natriumcarbonaat bij 80 eC. Het vierde vat bevatte een waterige oplossing van ureum bij 60 °C.

Calciumhydroxideoplossing en natriumcarbonaatoplossing uit het tweede rasp. derde vat werden geleid in een mengtank in een verhouding overeenkomend met 2,64 gew.dln. calciumhydroxide per 3,41 gew.dln. natriumcarbonaat. De oplossingen werden intens gemengd in de tank door middel van de roereter en een 15 reactie trad op tussen het calciumhydroxide en het natriumcarbonaat met als gevolg de vorming van een oplossing welke natriumhydroxide, calciumcarbonaat en een geringe overgebleven hoeveelheid opgelost natriumcarbonaat bevatte.

De in de mengtank gevormde oplossing en natriumsilicaatoplossing uit het eerste vat werden gebracht in een hoofdmenginrichting, eveneens voorzien van een roerinrichting, in verhoudingen overeenkomend met 20 100 gew.dln. natriumsilicaat per 2,64 gew.dln. calciumhydroxide en per 3,41 gew.dln. natriumcarbonaat.

Tegelijkertijd werd water in de menginrichting geleid om de viscositeit van het vloeibare medium in de menginrichting op 2,3 Pa.s te brengen.

In een eerste proef werd een kraan tussen het vierde vat en de hoofdmenginrichting gesloten, zodat bij de werkwijze geen ureum, werd gebruikt.

25 Het in de hoofdmenginrichting gevormde vloeibare medium bevatte opgelost natriumsilicaat en natriumhydroxide en caldumcarfoonaat in suspensie. Bij de vorming van glaskralen uit dit vloeibare medium als thans zal worden beschreven, dienden deze drie bestanddelen tezamen als glasvormend materiaal en het calciumcarbonaat diende daarbij als een opbfaasmiddel.

Het vloeibare medium werd uit de hoofdmenginrichting geleid in een van een teerder voorziene houder;.........

30 waarin de viscositeit van het medium werd gemeten. Afhankelijk van deze meting werd de stroming van water in de hoofdmenginrichting geregeld, teneinde de viscositeit van het vloeibare medium op ca. 2,3 Pa.s te houden. Na passage door een filter werd het vloeibare medium door een pomp gestuwd naar sproeikop--------------- pen, waarin het vloeibare medium verstoven werd door middel van door een compressor aangevoerde perslucht. De sproeikoppen stootten het vloeibare medium in de vorm van druppels kleiner dan 500 pm uit.

35 De druppels werden direct uitgestoten in de eerste hoofddoorgang 4 en van daar omhoog 'm de verbrandingskamer 20.

van het vloeibare medium open gebroken door interne druk die door verdamping van water en ontleding van calciumcarbonaat werden teweeg gebracht en vormden druppels van nog geringere afmetingr AHe drappete------- 40 werden omhoog gevoerd binnen de kamer door de hete gasstromen. Gedurende hun stijging en naarmate de temperatuur van de druppels toenam tot 750 °C werd vast materiaal in de aparte druppels omgezet in een glasachtige huid of omhulling. Tegelijkertijd deed de expansie van in de druppels ingevangen gas hun volume toenemen.

De druppels kwamen In de vorm van holle glaskralen uit de bovenkant van de verbrandingskamer 20 45 terecht in de pijp 27, welke tangentieel leidde naar een cydoonscheidingsinrichting 28 met een centrale bovenopening voor de afvoer van gassen en een conische benedenopening voor de afvoer van de kralen.

Gedurende hun transport door pijp 27 en binnen de cydoonscheidingsinrichting raakten de kralen voldoende gekoeld om in massa verzameld te kunnen worden zonder onderlinge hechting van de kralen. De kralen werden van de cydoonscheidingsinrichting gebracht in een vultrechter en vandaar op een band voor 50 transport naar een afgiftepunt waar zij konden worden opgeslagen of verpakt of direct in industrieel gebruik konden worden gebracht.

De holle glaskorrels bestonden uit glas van de volgende benaderde gewichtssamenstelling:

Si02 70%

NazO 25% 55 CaO 5%

De holle kralen hadden voor het merendeel een afmeting in het gebied van 10-250 pm en ze hadden een stortgewicht van 0,1-0,3 kg/l. De meerderheid van de kralen was gevormd door microcellulaire schalen.

Claims

1. Werkwijze voor de vorming van ronde glasachtige kralen, waarbij deeltjes kralenvoimend materiaal in een eerste gasstroom, zoals bijvoorbeeld lucht, worden meegevoerd én daarbij worden gestuwd langs een doorgang die leidt naar een branderkop, waarbij de eerste gasstroom wordt onderworpen aan een verandering in bewegingsrichting, waarbij de verandering van bewegingsrichting een werveling in de deeltjes 55 bevattende gasstroom opwekt en waarbij een tweede gasstroom dwars in die doorgang wordt geperst door ten minste een opening in de omtrekswand ervan, waar de eerste gasstroom wordt onderworpen aan een richtingsverandering, waarna de in werveling gekomen gasstroom na uitstoten uit de branderkop deel gaat 192303 8 uitmaken van een vlam, met het kenmerk, dat de eerste gasstroom de eerste component is van een verbrandbaar gasmengsel, dat verbrandende en brandbare componenten bevat, terwijl de tweede gasstroom de tweede component van het gasmengsel vormt en dat deze tweede gascomponent tengevolge van de opgewekte werveling voorafgaande aan het uitstoten uit de branderkop intens wordt gemengd met 5 de eerste gasstroom met daarin de glasachtige kralen vormende deeltjes en de eerste component van het verbrandbare mengsel en waarbij de verandering in bewegingsrichting wordt veroorzaakt door een spiraal (5) via welke de eerste gascomponent in een branderbuis (2) die naar de branderkop (3) leidt, stroomt, de tweede gascomponent in de eerste spiraal (5) wordt geperst via een daarom heen grijpende tweede spiraal (8).

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat aan ten minste één van de componenten van het verbrandbare gasmengsel een gasachtig materiaal, zoals waterdamp of kooldioxide, wordt toegevoegd, dat bij verbranding van het mengsel thermische overdracht van de verkregen vlam op de kraalvotmende deeltjes bevordert.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het verbrandbare gasmengsel met meege-15 voerde deeltjes uit de branderkop (3) wordt gestoten, terwijl het is omgeven door een omhullende stroom welke een tweede verbrandbaar gasmengsel bevat.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het tweede gasmengsel wordt geleid naar een hulpbrandetkop (13), welke de (eerste) branderkop (3) omringt, in eerste en tweede componenten op een manier als gedefinieerd in een van de conclusies 1 t/m 3, met betrekking tot het deeltjes meevoerende 20 gasmengsel.

5. Inrichting voor de vorming van ronde glasachtige kralen met behulp van een werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, welke inrichting is voorzien van een branderkop (3) en leidingen, te weten een eerste doorgang (4) voor toevoer van een eerste gasstroom met daarin glasachtige kralen vormende deeltjes en een tweede doorgang (7) voor toevoer onder druk van een tweede gasstroom dwars in de 25 eerste doorgang (4) door één of meer openingen (Θ) in zijn wand en vandaar in een branderbuis (2), met het kenmerk, dat de eerste doorgang (4) uitloopt in een spiraal (5), welke om de branderbuis (2) grijpt voor de aanvoer van een eerste component van een verbrandbaar gasmengsel met daarin glasachtige kralen vormende deeltjes naar de branderbuis (2) en dat de opening(en) (9) is of zijn gevormd in een wand van de spiraal (5) en de tweede doorgang (7) eindigt in een tweede spiraal (8), welke om de eerste spiraal (5) grijpt - -30 voor de geforceerde aanvoer van een tweede component van het verbrandbare gasmengsel dwars in de eerste doorgang (4) en vandaar dwars in de branderbuis (2) in de vorm van een verbrandbaar mengsel met de eerste gascomponent en de meegevoerde deeltjes, terwijl de branderbuis (2) leidt naar de branderkop (3).

6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de opening(en) (9) is of zijn geplaatst langs de 35 buitenomtrekswand van de spiraal (5).

7. Inrichting volgens conclusie 5 of 6, met het kenmeik, dat de eerste spiraal (5) en de tweede spiraal (8) _tegengesteld gericht zijn.__·

7 192303 In een tweede proef werden dezelfde verwerkingsomstandigheden in acht genomen, maar werd de kraan geopend om uieum toe te voegen aan de samenstelling van het in de hoofdmenginrichting gevormde vloeibare medium in een verhouding van ca. 3 gew.% op basis van het gewicht van het natriumsilicaat. Holle glaskralen werden gevormd gelijk in de eerste proef, maar deze hadden een enigszins geringer 5 stortgewicht. Voorbeeld VI Kralen uit natriumboorsilicaatglas werden op de volgende manier vervaardigd. De gebruikte installatie omvatte vier vaten voor uitgangsmaterialen.

10 Het eerste vat bevatte een waterige oplossing van technisch natriumsilicaat (38 °Baume). Het tweede vat bevatte een waterige oplossing van boorzuur bij 80 °C. Het derde vat bevatte een waterige oplossing van natriumhydroxide met een concentratie van 50% bij 80 °C. Boorzuuroplossing en natriumhydroxide-oplossing uit het tweede, rasp. derde vat werden geleid in een mengtank, teneinde in deze tank een neutrale oplossing te vormen. Deze neutrale oplossing werd gevoed 15 aan een hoofdmenginrichting tezamen met natriumsilicaatoplossing uit het eerste vat en waterige oplossing van ureum uit het vierde vat en water. De ureumoplossing bevatte 200 g ureum per 101 water en had een temperatuur van 60 eC. De mengverhouding in de hoofdmenginrichting kwam overeen met 10 kg natriumsilicaat per 1,1 kg boorzuur per 200 g ureum en de toevoeging van water werd zodanig geregeld dat het vloeibare medium in de hoofdmenginrichting een viscositeit van 0,5 Pa.s had.

20 Vanwege de neutralisatie van het zuur met het natriumhydroxide vertoonde het vloeibare medium in de hoofdmenginrichting geen neiging tot gelvorming. Het vloeibare medium werd versproeid in een droogtoren als beschreven in voorbeeld II, onder vorming van vaste deeltjes uit kraalvormend materiaal, welke daarop verder werden verwerkt als beschreven in voorbeeld II.

25 Holle glaskralen omvattende microcellulaire schalen werden verzameld uit de cydoonscheidingsinrichting. De kralen waren kleiner dan 250 pm en hadden een stortgewicht van 0,1-0,2 kg/l. De benaderde gewichts-samenstelling van het boorsilicaatgtas dat de kralen vormde was: . Si0265,5% Na20 19,5%

30 B203 15%. Holle kralen uit allerlei verschillende boorsilicaatglassoorten kunnen worden gevormd door verhoging of verlaging van het aandeel aan boorzuur, dat in de samenstelling van het vloeibare medium in het voor·' gaande voorbeeld wordt gebruikt en aangenomen dat het aandeel aan natriumhydroxide dat gebruikt wordt overeenkomstig wordt gevarieerd ter verzekering van de neutralisering van het medium, zal gelvorming 35 worden vermeden. Bij wijze van voorbeeld kon het boriumoxidegehalte van het gevormde glas worden verhoogd tot boven 50% door verhoging van het aandeel aan boorzuur in het vloeibare medium en in dat -geval had het glas een lagere verwekingstemperatuur, zodat lagere brandtemperatu ren konden worden gebruikt. ________________________ . Een volgende mogelijke modificatie van het voorgaande voorbeeld ligt in het gebruik van caldum- 40 hydroxide als basis in plaats van natriumhydroxide. Een andere mogelijke modificatie brengt de toevoeging van natriumaluminaat, bijv. in een aandeel van 100 g per 10 kg natriumsilicaat, met zich mede, teneinde de chemische weerstand van de met deze werkwijze veivaardigde holle glaskralen te verhogen. In een variant van enig van de voorgaande voorbeelden wordt waterdamp en/öf kooldioxide in geringe hoeveelheden, bijv. tot aan 20 vol.% geleid in de deeltjes meevoerende luchtstroom, die aan de branderkop 45 wordt gevoed teneinde warmteoverdracht op de deeltjes wanneer deze in de geproduceerde vlam drijven, te bevorderen. 50

8. Inrichting volgens een der conclusies 5-7, met het kenmeik, dat tweede leidingen (14,17) aanwezig zijn voor toevoer naar een hutpbranderkop (13), welke dageerste) branderkop (3) omringt van een tweede-------------- 40 brandbaar gasmengsel, dat het deeltjes meevoerende mengsel omringt.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de tweede leidingen (14,17) voor toevoer van het tweede verbrandbare gasmengsel naar de hulpbranderkop (13) één of meer van de kenmerken heeft als gedefinieerd in een van de conclusies 5-7 met betrekking tot de leidingen (4,7) voor toevoer van het deeltjes meevoerende gasmengsel.

10. Inrichting volgens een der conclusies 5-9, met het kenmerk, dat tussen de dwarsingang (6) in de branderbuis (2) voor het deeltjes meevoerende gasmengsel en de branderkop (3) een ingesnoerd branderbuisgedeelte (29) aanwezig is. Hierbij 2 bladen tekening