DD159987A1 - METHOD FOR PRODUCING IMPROVED GLASS HYBRID MATERIAL - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Glasrohstoffgemenges unter Anwendung der Hydroxide bzw. Oxide der Alkali- und/oder Erdalkalimetalle, das die bisher mit der Hydroxidtechnologie verbundenen Probleme vermeidet. Ziel der Erfindung ist die Herstellung eines Glasrohstoffgemenges, das bei guten technologischen Eigenschaften (Herstellung, Transport, Lagerung, Einsatz) eine Steigerung der Durchsatzleistung von Glasschmelzwannen und damit gleichzeitig eine Energieeinsparung erlaubt. Erfindungsgemaess wird d. Aufgabe dadurch geloest, dass d. Alkali in bekannter Weise ganz o. teilweise in Form von waessriger Natronlauge eingesetzt und das eingebrachte sowie das bei der Reaktion entstehende Wasser durch einen Gemengekomponenten enthaltenden oberflaechen- und porenreichen Rueckstand der sauren Extraktion von Aluminiumsilikaten absorbiert wird und damit die technologische Handhabbarkeit des Gemenges nicht mehr verschlechtern kann.The invention relates to a method for producing a glass raw material mixture using the hydroxides or oxides of the alkali and / or alkaline earth metals, which avoids the problems previously associated with the hydroxide technology. The aim of the invention is the production of a glass raw material mixture, which allows for good technological properties (production, transport, storage, use) an increase in the throughput of glass melting tanks and thus at the same time energy savings. According to the invention, d. Problem solved by d. Alkali in a known manner completely o. Partly used in the form of aqueous sodium hydroxide solution and the introduced and the resulting water in the reaction by a mixture components containing surface and pore rich residue of the acidic extraction of aluminum silicates is absorbed and thus no longer impair the technological handling of the batch can.

Description

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Verfahren zur Herstellung von verbessertem Glasrohstoffgemenge A process for the preparation of improved glass raw material mixture

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Glasrohstoffgemenges unter Verwendung der Hydroxide bzw. Oxide der Alkali- und/oder Erdalkalimetalle, das die bisher mit der Hydroxidtechnologie verbundenen Nachteile vermidet. .The invention relates to a method for producing a glass raw material mixture using the hydroxides or oxides of the alkali and / or alkaline earth metals, which avoids the disadvantages previously associated with the hydroxide technology. ,

O . O.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Die mit dem Ersatz von Alkalicarbonaten durch wässrige Alkalihydroxide, vorzugsweise Natriumhydroxid, möglichen Vorteile, z. B. 'With the replacement of alkali metal carbonates by aqueous alkali metal hydroxides, preferably sodium hydroxide, possible advantages, eg. B. '

· '"·' .· verbesserte Gemengehomogenität durch Einsatz eines. Rohstoffs in flüssiger FormImproved batch homogeneity by using a raw material in liquid form

verbessertes Einschmelzen durch erhöhte Reaktivität verbesserte Wärmeleitfähigkeit des dichteren Gemenges verringerte bzw. beseitigte Staubbelästigung Wegfall von Entmischungserscheinungen des Gemengesimproved smelting due to increased reactivity improved thermal conductivity of the denser mixture reduced or eliminated dust nuisance elimination of segregation phenomena of the batch

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führten schon vor langer Zeit zu Bestrebungen der Ent wicklung entsprechender Technologien.Long ago, efforts were made to develop appropriate technologies.

Bis heute wurden in zahlreichen Veröffentlichungen und Patentanmeldungen Vorschläge publiziert, die die mit einer Hydroxidtechnologie verbundenen Probleme-To date, numerous publications and patent applications have published proposals that address the problems associated with hydroxide technology.

- Entstehung und Handhabung breiig-teigiger Massen- Creation and handling of pulpy doughy masses

- Anbackerscheinungen von UaOH-CaCO^-SiC^-Gemengen beim Mischen, Fördern und Einlegen- Baking phenomena of UaOH-CaCO ^ -SiC ^ amounts during mixing, conveying and inserting

- inhomogenes Schmelzen bei Granulaten- inhomogeneous melting in granules

- Korrosion des Hafenmaterials- Corrosion of harbor material

zu beseitigen bzw. zu umgehen versuchen·to eliminate or to circumvent

Heben Empfehlungen zu anteiligem Ersatz von Soda durch wässrige natronlauge, Einsatz höher konzentrierter Natronlauge oder Verwendung von mit Natronlauge gelöschtem Kalk zur Verringerung der zugeführten Wassermenge werden in einer Reihe von Vorschlägen vollständig oder teilweise vorreagierte Gemenge mit oder ohne Formgebung mit nachfolgender Trocknung bzw. Sinterung, teilweise in saurer Atmosphäre, empfohlen. Dabei stellt sich z, B. der Einsatz von Erdalkalioxid und Soda und die Einstellung -des. KaustifiZierungsgleichgewichts während-der Mischung einen Teil möglicher Vörreaktionen dar. 'Raise recommendations on proportionate replacement of soda by aqueous sodium hydroxide, use of highly concentrated sodium hydroxide or use of sodium hydroxide slaked lime to reduce the amount of water supplied in a series of proposals fully or partially pre-reacted mixtures with or without shaping with subsequent drying or sintering, partially in an acidic atmosphere, recommended. Here, for example, the use of alkaline earth oxide and soda and the setting -des. Caustification balance during the mixture is a part of possible Vorr reactions.

In weiteren Vorschlägen und Pablikationen zum Einsatz wässriger Natronlauge im Glasrohstoffgemenge wird eine Intensivmahlung des Glassandes zur Erhöhung der Reaktivität und damit u* ä, zur Verbesserung der Homogenität des Einschmelzens und Verringerung der Korrosion des Hafen- ^ materials durch Natronlauge oder alkalireiche Silikat-In further proposals and pablications for the use of aqueous sodium hydroxide solution in the glass batch, intensive grinding of the glass sand to increase the reactivity and thus u * ä, to improve the homogeneity of the melting and reducing the corrosion of the port material by caustic soda or alkali-rich silicate

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schmelzen empfohlen. Andere Vorschläge beinhalten aus dem gleichen Grund die Verwendung natürlich vorkommender amorpher Kieselsäure (Opal) bzw. von Cristobalit, Tridymit oder von Alkali- oder Erdalkalisilikaten. Sämtliche genannten Verfahrensvorschläge haben keine oder nur begrenzte technische Anwendung gefunden, da sie entwederrecommended to melt. Other proposals include the use of naturally occurring amorphous silica (opal) or cristobalite, tridymite, or alkali or alkaline earth silicates for the same reason. All of these procedural proposals have found no or only limited technical application, since they either

- mit umständlichen, zusätzlichen und verteuernden Verfahrensstufen arbeiteten und/oder- worked with cumbersome, additional and more expensive process steps and / or

- technologisch schwierig handhabbare Gemenge lieferten und/oder- supplied technologically difficult to handle mixtures and / or

- bei zusätzlichem Aufwand Silikoseprobleme beinhalteten und/oder- Contained with additional effort silicosis problems and / or

- nur territorial begrenzte bzw. damit teure Rohstoffe einsetzten.- use only territorially limited or expensive raw materials.

Ziel der ErfindungO OBJECT OF THE INVENTION O

Ziel der Erfindung ist die Herstellung eines Glasrohstoff· gemenges, das bei guten technologischen Eigenschaften (Herstellung, Lagerung, Transport, Einsatz) (torch Kombination des Einsatzes reaktiver Glasrohstoffe eine Steige- ^ng der Durchsatzleistung von Glasschmelzwannen und . damit gleichzeitig eine·Energieeinsparung erlaubt. 'The aim of the invention is the production of a glass raw material mixture which, with good technological properties (production, storage, transport, use) (torch combination of the use of reactive glass raw materials, increases the throughput of glass melting tanks and thus at the same time enables energy saving. '

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Darlegung des Wesens der Erfindung Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Glasrohstoff gemenge herzustellen, das bei Verwendung von Alkalihydroxiden und Erdalkalioxiden oder -carbonaten die Vorteile der Hydroxidtechnologie aufweist und dabei ohne Anwendung zusätzlicher aufwendiger Verfahrenstufen technologisch einfach handhabbar ist.The invention has the object of producing a glass raw material which has the advantages of hydroxide technology when using alkali metal hydroxides and alkaline earth oxides or carbonates and is technologically easy to handle without the use of additional expensive process stages.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Alkali in bekannter Weise ganz oder teilweise in Porm wässriger Alkalilaugen eingesetzt und das eingebrachte sowie das bei der Reaktion entstehende Wasser durch Zusatz eines Gemengekomponenten enthaltenden oberflächen- und porenreichen Stoffes adsorbiert wird, der durch Behandlung von aluminiumsilicathaltigen Rohstoffen mit Mineralsäuren hergestellt wird.According to the invention, the object is achieved in that the alkali is used in a known manner wholly or partly in Porm aqueous alkali solutions and the introduced and the resulting water in the reaction is adsorbed by the addition of a mixture components containing surface and pore-rich substance obtained by treatment of aluminosilicate-containing raw materials is made with mineral acids.

Es wurde nun in Untersuchungen an Glasrohstoffgemengen entsprechend einer Sollglaszusammensetzung SiO₂ 68 %; Ia₂O 15 %', CaO 11 %>, Al₂O₃ 3 %; TiO₂ 3 % It has now been examined in experiments on Glasrohstoffgemengen according to a target glass composition SiO ₂ 68 %; Ia ₂ O 15 % ', CaO 11 %>, Al ₂ O ₃ 3 %; TiO ₂ 3 %

bei Einsatz der gesamten Na₂0-Menge als 50 %iges KaOH der SiOrj-Anteil stufenweise durch sauer hoch extrahierte Aluminiumsilicate (im folgenden Extraktionsrückstand genannt) ersetzt und das Verhalten während der Gemengemischung und Lagerung geprüft. . . Es ist bekannt,' da'ß sich Glassand kaum-mit Natronlauge · ' umsetzt und das Kaustifizierungsgleichgewichtwhen using the total amount of Na ₂ 0 as 50% KaOH of the SiOrj content gradually replaced by sour highly extracted aluminum silicates (hereinafter referred to as extraction residue) and tested the behavior during the batch mixture and storage. , , It is well known that glassand hardly reacts with caustic soda and the causticization equilibrium

CaCO₃ + 2UaOH z=± Na₂CO₃ .+ Ca(OH)₂ CaCO ₃ + 2UaOH z = ± Na ₂ CO _3. + Ca (OH) ₂

weitgehend auf der Seite des Calziumcarbonats liegt und sich nur langsam einstellt.largely on the side of the calcium carbonate and is slow to adjust.

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Demgegenüber wurde gefunden, daß sich Natronlauge bei ausreichendem Angebot mit dem chemisch hoch aktiven, oberflächen- und porenreichen und röntgenamorphen Extraktionsrückstand unter starker Y/ärmeentwicklung umsetzt. Weiterhin wurde gefunden, daß bei stufenweisem Ersatz des Glassandes durch Extraktionsrückstand sich zunächst flüssig-breiige Gemische bilden, die sich aufgrund /-% thixotroper Eigenschaften nicht als Einlegegut eignen. Diese ungünstigen Gemengezustände sind ursächlich darin begründet, daß bei der Bildung von Natriumsilicaten zusätzlich zur Wassermenge des Natriumhydroxides Wasser gebildet wird und sich damit der Gemengezustand in Richtung dünnflüssiger Konsistenz verändert.In contrast, it was found that sodium hydroxide solution with sufficient supply with the chemically highly active, surface and pore-rich and X-ray amorphous extraction residue with strong Y / poor development. Furthermore, it has been found that, with gradual replacement of the glass sand by extraction residue, initially liquid pulpy mixtures are formed which are not suitable as feed material due to / thixotropic properties. These unfavorable mixed states are causally due to the fact that in the formation of sodium silicates water is formed in addition to the amount of water of the sodium hydroxide and thus changes the state of mixing in the direction of low-viscosity consistency.

Wird die zugegebene Extraktionsrückstandsmenge als Ersatz für Glassand in Größenordnungen gesteigert, die oberhalb der für eine quantitative Umsetzung der zugegebenen Natronlauge erforderlichen liegen, dann werden die im Gemenge vorhandenen Y/asseranteile physikalisch an der großen Oberfläche des Extraktionsrückstandes adsorptiv gebunden.If the amount of extraction residue added increases in order of magnitude in excess of that required for a quantitative reaction of the added caustic soda solution, then the proportions of water present in the batch are physically adsorbed on the large surface of the extraction residue.

Die Adsorption von Y/asser an nicht umgesetztem Extraktiohs- ''-..J rückstand wirkt sich auf die Gemengekonsistenz derartiger Glasrohstoffgemenge umso mehr aus, je höher der Anteil an adsorptionsfähigem Material ist.The adsorption of Y / ater of unreacted Extraktiohs- '' - .. J residue affects the batch consistency of such glass raw material mixture of the more, the higher the proportion of adsorptionsfähigem material.

Der Extraktionsrückstand kann auf Grund seiner Porenstruktur und seiner hohen spezifischen Oberfläche, dieThe extraction residue can, due to its pore structure and its high surface area, the

2 3oo. m·/g erreichen kann, bei guter technologischer Hand-2 3oo. m · / g, with good technological

^: '; ' '. habbarkeit bis ca. 60 % seines Eigengewichtes an-Wa'öser ' aufnehmen. ^: ';''. habitat up to 60 % of its own weight on Wa'öser '.

Erfindungsgemäß wird das Problem der unbefriedigenden . Konsistenz der Gemenge dadurch gelöst, daß mindestens 30 % des SiOp-Anteils durch Extraktionsrückstand anstelle von.. Glassand eingebracht werden, um granulierte oder krümligeAccording to the invention, the problem of unsatisfactory. Consistency of the mixture achieved in that at least 30 % of the SiOp content by extraction residue instead of .. Glassand are introduced to granulated or krümlige

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Glasrohstoffgemenge auf der Basis des Einsatzes von wässriger Natronlauge zu erzeugen. Derartige Gemenge sind · lager- und transportfähig, stauben nicht und gestatten durch ein verbessertes Einschmelz- und Läuterverhalten eine wesentliche Steigerung der Durchsatzleistung von Glasschmelzwannen.Glass raw material mixture based on the use of aqueous sodium hydroxide solution to produce. Such mixtures are · storable and transportable, do not dust and allow by improved smelting and lautering behavior, a substantial increase in the throughput of glass melting tanks.

Die Erfindung wird an Beispielen näher erläutert.The invention will be explained in more detail by way of examples.

Beispiel 1:Example 1:

Zu einem Natronlaugegemenge für Behälterglas wurden 62,5 Teile Extraktionsrückstand mit 21,6 Teilen Glassand undTo a sodium hydroxide mixture for container glass 62.5 parts of extraction residue with 21.6 parts of glass sand and

20.4 Teilen Kalkstein innig vermischt. Zu dieser Mischung wurden in einem Zwangsmischer 38,7 Teile einer 50 %igen Natronlauge zugegeben und intensiv vermischt, wobei Wärmeentwicklung auftrat. Das entstandene Gemenge wies chemischanalytisch eine gute Homogenität aus, war von krümeliger, granalienhafter Beschaffenheit und ergab bei einer Schmelztemperatur von 1300 ⁰G in 4 Stunden ein grünes Glas von sehr guter Qualität.20.4 Parts of limestone intimately mixed. To this mixture, 38.7 parts of a 50% sodium hydroxide solution were added in a forced mixer and mixed thoroughly, with heat development occurred. The resulting mixture had a good chemical homogeneity from a good homogeneity, was crumbly, Granalienhafter nature and gave at a melting temperature of 1300 ⁰ G in 4 hours a green glass of very good quality.

Beispiel 2_; Example 2_;

89.5 Teile Extraktionsrückstand wurden mit 20,4 Teilen Kalkstein innig vermischt und anschließend mit.38,4 Teilen 50%iger Natronlauge versetzt und einer Zwangsmischung unterworfen» Dabei fällt ein pulverförmiges, homogenes Ge-'menge an, welches.von kleinen Granalien durchsetzt ist. . :. Bei 1350 ⁰^ wurde aus diesem Gemenge ohne Lautermittelzu-* satz in 2 Stunden ein grünes, blasenfreies Glas erschmolzen.89.5 parts of extraction residue were intimately mixed with 20.4 parts of limestone and then admixed with 38.8 parts of 50% sodium hydroxide solution and subjected to compulsory mixing. "A pulverulent, homogeneous amount of Ge is formed, which is interspersed with small granules. , :. At 1350 ⁰ ^ a green, bubble-free glass was melted from this mixture without Lautermittelzu- * set in 2 hours.

Beispiel 3? . · ' ' Example 3? , · ''

In einem Rohstoffgemenge entsprechend Beispiel 2 wurde der gesamte Kalkstein vollständig durch 10,8 Teile Rübeländer Branntkalk ersetzt, Es ergab sich ebenfalls ein homogenes,In a raw material batch according to Example 2, the entire limestone was completely replaced by 10.8 parts Rübeländer burnt lime, It also resulted in a homogeneous,

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krümeliges Geraenge, das sich bei 1300 ⁰C ohne Läutermittelzusatz in 2 Stunden zu blasenfreiem Glas schmelzen ließ.Crumbly Geraenge, which was melted at 1300 ⁰ C without Läutermittelzusatz in 2 hours to bubble-free glass.

Claims (3)

231168 4231168 4 Erfindungsanspruchinvention claim 1. Verfahren zur Herstellung eines Glasrohstoffgemenges in granulierter oder schüttgutartiger Form mit verbesserter technologischer Handhabbarkeit dadurch gekennzeichnet, daß das Alkali in bekannter Weise ganz oder teilweise in Form wässriger Alkalilaugen eingesetzt und das eingebrachte sowie das bei der Reaktion entstehende Wasser durch Zusatz eines Gemengekomponenten enthaltenden oberflächen- und porenreichen Stoffes adsorbiert wird, der durch Behandlung von aluminiumsilica thaitigen Rohstoffen mit Mineralsäuren hergestellt wird.1. A process for preparing a glass raw material mixture in granular or bulk material form with improved technological handling characterized in that the alkali used in a known manner wholly or partly in the form of aqueous alkali solutions and the introduced and the water formed in the reaction by adding a mixture containing surface components and porosity-rich substance produced by treating aluminosilica thaitigen raw materials with mineral acids. 2. Verfahren nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet,2. Method according to item 1 characterized daß mit dem Zusatz des oberflächen- und porenreichen Stoffes 30 - 100 %, vorzugsweise 75 - 100 % des
SiOo der Sollglaszusammensetzung eingebracht werden»that with the addition of the surface and pore-rich substance 30 - 100%, preferably 75 - 100% of
SiOo of the target glass composition can be introduced » 3. Verfahren nach Punkt 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Erdalkalikomponente in carbonatischer, oxidischer bzw. hydroxidischer Form eingesetzt wird·3. The method according to item 1 and 2 characterized marked characterized in that the alkaline earth component is used in carbonatic, oxidic or hydroxide form ·