DE2413923C2 - Verfahren zum Stückigmachen von Glasschmelzgemengen - Google Patents
Verfahren zum Stückigmachen von GlasschmelzgemengenInfo
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- DE2413923C2 DE2413923C2 DE2413923A DE2413923A DE2413923C2 DE 2413923 C2 DE2413923 C2 DE 2413923C2 DE 2413923 A DE2413923 A DE 2413923A DE 2413923 A DE2413923 A DE 2413923A DE 2413923 C2 DE2413923 C2 DE 2413923C2
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- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
Es ist bekannt, daß es bei der Glasherstellung zweckmäßig ist, den Schmelzöfen möglichst homogene Glasschmelzgemenge
zuzuführen, da inhomogene Gemenge zu Schmelzproblemen führen, beispielsweise weil die
Schmelzhilfsmittel nicht gleichmäßig im Gemenge verteilt sind.
Um einer Entmischung der Glasschmelzgemenge beim Transport zur Wanne entgegenzuwirken, wurden verschiedene
Methoden angewendet, wie beispielsweise Verkürzung der Transportwege und Anfeuchten der felnteiligen
Glasschmeizgernenge, doch konnte auf diese Weise deren Entmischen nur wenig verringert werden. Außerdem
besitzen feinieilige Glasschmelzgemenge den Nachteil,
daß beim Schmelzen in der Wanne von den Heizgasen feinteilige Gemengebeslandteile mitgerissen werden
und sich auf der Ausmauerung des Ofens ablagern und auf diese korrodierend einwirken. Um ein solches Stauben
in der Wanne zu vermeiden, muß die Wärmezufuhr beschrankt werden, was seinerseits zu einer Leistungsverminderung dc-i Schmelzofens führt.
Um sowohl die Probleme des Entmischens der Glasschmelzgemenge
als auch des Staubens in der Wanne zu überwinden, hat man bekanntermaßen auch schon die
Glasschmelzgemenge durch Granulierung. Pclleiierung oder Brickettierung stückig gemacht und in dieser Form
dem Schmelzofen zugeführt. Abgesehen davon. uaU derart stückig gemachte Glasschmelzgemenge sich während
der Lagerung und des Transportes nicht entmischen können und In der Wanne nicht sla&otri. haben sie gegenüber
feinteiligen Glasschmelzgemengen der, Vorteil, daß sie eine höhere Dichte und damit einen besseren Wärmedurchgang
besitzen.
Aus der DE-OS 20 30 011. der DE-AS 20 40 385. der
DE-OS 21 08 656 und der US-PS 35 73 837 ist es bekannt,
als Natriumkoniponenle des Glasschmelzgemenges eine Ätznatronschmelze oder Natronlauge /u verwenden, die
die Gemenge agglomerierfähig machen. Eine Umsetzung der Natronlauge mil dem Sand erfolgt dabei nicht.
Obwohl auf diese Weise gewonnene Granulate die Nachteile feinteiliger Glasschmelzgemenge beseitigen, haben
sie ihrerseits den Nachteil, daß das in ihnen enthaltene
Natriumhydroxid hygroskopisch ist und die stückig gemachten Glasschmelzgemenge daher insbesondere bei
längerem Lagern zum Zerfallen bringt, wenn die Granalien oder Bricketts nicht anschließend mit Kohlendioxid
behandelt werden, um das Natriumhydroxid in Natriumcarbonat zu überführen. Diese Nachbehandlung ergibt
zwar lagerbeständige Granallen oder Brickelts. doch wird
beim Schmelzen in der Wanne aus dem Natriumcarbonat das Kohlendioxid wieder freigesetzt, was eine Läuterung!
der Schmelze mit teuren und umweltschädlichen Läutcrungsmitteln erfordert, zu Glühverlusten führt und den
Wärmedurchgang verschlechtert, was insgesamt üie Schmelzleistung der Wanne vermindert umi erhöhten
Arbells- und Energieaufwand bedingt.
Aus der US-PS 35 03 790 und der GB-I1S 11 7} 77" ist
es auch bereits bekannt, als Vorprodukt Tür Gl.issi.hmel/-gcmenge
freifließende Pulver aus teilweise mit Natrium-
meiasilikai überzogenen Sandkornern durch Erhitzen von Sand mit Natriumhydroxid auf 300 bis 4503 C zu
gewinnen. Bei diesem Verfahren bekommt man aber keine stückig gemachten Glasschmelzgemenge, so daß
dieses Verfahren weder das Problem des Entmlschens des Glasschmelzgemenges noch das Problem des Staubens
in der Wanne löst. Das bekannte Verfahren löst auch das Metasilikat nicht mechanisch von der Oberfläche
der Sandkörner ab.
Die der Erlindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, Glasschmelzgemenge ohne die Notwendigkeit
einer Nachbehandlung mit Kohlendioxid stückig zu machen und in lagerbeständige und transportfähige,
nichthygroskopische Agglomerate, wie Granulate oder Bricketts. umzuwandeln, die befm Schmelzen weniger
oder kein Kohlendioxid abgeben und zu geringeren Glühverlusten und einer erhöhten Schmelzleistung der
Wanne, d. h. zu Energieeinsparungen und Verminderung der erforderlichen Wannenkapazität, führen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Stückigmachen von Glasschmelzgemengen aus Sand, einer wenigstens
teilweise ;>.us Natronlauge und dem Rest a-.is Sodi. oder
anderen Natriumverbindungen bestehenden Natriumkomponente und gegebenenfalls anderen in Glasgemengen
bekannten Feststoffkomponenten unter Teilumsetzung des Sandes mit der Natronlauge in der Hitze ohne
direkten Kontakt mit CO;, wobei mit wasserlöslichen Silikaten überzogene Sandkörner gebildet werden, und
anschließendem Zumischen der restlichen Gemengekomponenten ist dadurch gekennzeichnet, daß man 3«
durch mechanische Behandlung die wasserlöslichen Silikate wenigstens teilweise von den Sandkörnern ablöi:
und nach gleichförmigem Durchmischen mit den restlichen Gemengekomponenten das Gemenge in Anwesenheit
von 5 bis 15 Gew.-",. Wasser agglomeriert und gege- Ji
benenfalls trocknet.
Die Teilumsel/ung des Sandes mit der Natronlauge
kann zusammen mit den nachfolgenden Verfahrenssturen in einer Anlage oder wenigstens einem Betrieb
durchgefür-1 werden, lis isl aber auch denkbar, daß die w
Umsetzung des Sandes mit der Natronlauge völlig getrennt von der mechanischen Behandlung und Granulierung
erfolgt, wie beispielsweise direkt in den Sandgruben, während die Granulierung in den Betrieben der
Glasherstellung oder in eigenen getrennten Betrieben ■»>
durchgeführt werden kann.
Die einzelnen Komponenten, die für die Glasschnielzgemenge
bei dem erfindungsenuißen Verfahren benutzt werden, sind in Glasschnielzgemengen übliche Bestandteile
mit der Maßgabe daß als Nalriumkomponente Vi
wenigstens teilweise Natronlauge verwendet wird. Selbstverständlich isl es auch lieim erfindungsgemäßen Verfahren
möglich, einen Teil der Natriumkomponente in der üblichen Form von Soda zuzusetzen, doch isl es
bevorzugt, die gesamte Nalriumkomponente in der Form v-,
von Natronlauge zuzugeben, damit beim Schmelzen des Glasschmelzgemcnges in der Wanne möglichst wenig
Kohlendioxid entsteht. Wenn das Gemenge eine Calciumkomponente enthält, so kann diese in üblicher Weise
aus Kalkstein oder Dolomit beslehen, doch besteht sie bo
vorzugsweise, wie später noch im einzelnen ausgeführt wird, wenigstens teilweise aus Branntkalk. Die übrigen
gegebenenfalls zugesetzten, in Glasgemengen üblichen und bekannten Feststoffkomponenten bestehen beispielsweise
aus Feldspat, natürlich vorkommenden Silikaten, Bleisilikat, Tonerde. Borax oder Borsäure, lithlumhaltigen
Mineralien. L.ithiu .icurbonal, Pottasche, Magnesit,
Bariumcarbor.iil und Zinkoxid.
Sand und Natronlauge werden in der ersten Verfahrensstufe gewöhnlich in der Menge zugegeben, die das in
dem fertigen Glasschmelzgemenge gewünschte Verhältnis von S1O2 : Na>O ergibt. Es ist jedoch auch nicht ausgeschlossen,
einen der beiden Reaktionspartner demgegenüber im Unterschuß zuzusetzen und den Rest der
betreffenden Komponente dann anschließend zusammen mit den übrigen Gemengekomponenten zuzumischen.
Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn als Natriumkomponente nur zum Teil Natronlauge eingesetzt wird,
da dann der Rest der Natriumkomponente in Form von Soda zugegeben wird.
Bei der Teilumsetzung von Sand und Natronlauge wird
ausreichend lange und ausreichend hoch erhitzt, damit die Sandkörner sich auf ihrem Außenumfang mit der
Natronlauge umsetzen und dabei wasserlösliche Silikate.
wie Natriummetasilikat und Natriumdisilikat. ergeben. ohne daß die Sandkörner völlig aufgelöst werden. Die
Erhitzungstemperalur der ersten Verfahrensstufe liegt gewöhnlich zwischen 200 und 450 C. vorzugsweise bei
300 bis 400 C. Die Verweilzeit ir. ier ersten Verfahrenssiufe
liegt gewöhnlich bei 5 Minuten ;<is 2 Stunden, vorzugsweise
bei 10 bis 30 Minuten und im allgemeinen bei etwa 15 Minuten. Es kann verdünnte oder start· konzentrierte
Natronlauge verwendet werden, doch liegt die bevt.zugte Natronlaugenkonzentralion bei 30 bis 75",..
wobei besonders bevorzugt etwa 50"..ige Natronlauge benutzt wird, da diese ein handelsübliches Produkt darstellt.
Bei dieser Teilumsetzung kann man auch so vorgehen,
daß man zunächst den Sand auf eine Temperatur oberhalb der Umsetzungsiemperatur. vorzugsweise auf 600
bis 900 C. vorerhiizt, sodann die Natronlauge zumischi
und mit dem vorerhitzlen Sand umsetzt, ohne während dieser Reaktion zusätzliche Wärme zuzuführen.
Das Produkt der ersten Verfahrensslule besteht aus Sandkörnern mit einem kleineren als dem ursprünglichen
Durchmesser, die auf ihrer Oberfläche eine Schicht wasserlöslicher
Natriumsilikate, wie Nairiummetasilikat und Nalriumdisillkal. tragen. Diese Silikatschicht läßt sich
von den Sandkörnern durch mechanische Bearbeitung ablösen, wie beispielsweise in einem Iniensivmischer.
Beim mechanischen Ablösen der Silikate von den Sandkörnern bekommt man ein feinteiliges äilikaipulver
in Verbindung mit feinteiligem Quarznand, was für die
Agglomerierfähigkeil des Gemenges wichtig ist. Der nach dem mechanischen Ablösen von Silikal erhaltene
felnieilige Quarzsand hai eine zerklüftete Oberfläche, die
die Bildung fester Agglomerate ermöglicht. Die wasserlöslichen Natriumsilikale stellen ein Bindemittel für die
übrigen Gemenge5eslandleile dar und tragen dadurch welter zur Agglonierierfähigkeit der GlasschmeizgemengR
bei. Schließlich sind die erhaltenen Gemische von Quarzsand und Nairlummelasll'kai und/oder Nalriumdisilikai
eutektische Gemische, die die Schmelztemperatur der Glas.,chmelzgemenge erniedrigen und damit die
Schmelzeigenschafien der Gemenge und die Schmclzleistung der Wanne erhöhen.
Das erf'ndung: gemäße Verfahren wird im Regelfall
ansatzweise durchgeführt. Eine bevorzugte Ausfiihrungsform besteht dabei darin, nach erfolgter Teilumsetzung
des Sandes mit der Natronlauge von jedem Ansatz der ersten Verfahrensstufe nur einen Teil des Reakiionsgemlsches
direkt der Weiterverarbeitung zuzuführen und den anderen Teil, vorzugsweise 20 bis 70Gew.-%, des
Reaktionsgemisches zum nächsten Ansatz von Sand und Natronlauge zurückzuführen. Der Grund hierfür isl der,
daß es zweckmäßig isl. dem Sand nur so viel Natron-
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lauge, vorzugsweise 5 bis 25 Gew.-'S, bezogen auf das kW/100 kg des Gemenges, bearbeitet wird und ansehlie-Sandgewicht,
zuzusetzen, wie der Sand ohne Sedimenta- ßend die übrigen Gemengebestandieile bei geringerer
tion oder Phasentrcnnung aufnehmen kann. Da dies In Knergieelnlellung in der gleichen Vorrichtung /ugtbeslimmtcn
Füllen, wo für die erwünschte Kndzusam- mischt werden.
mensetzung der Glasschmelzgemenge relativ große Na- 5 Wahrend oder nach dem gleichmäßigen üurehmitronlaugemcngen
zugesetzt werden müssen oder wo rela- scnen der gesamten Gemengekomponenten werden υ lese
tiv verdünnte Natronlauge eingesetzt werden soll, ohne ;ingefeuchtel. um das Natriummelaslllkat zu lösen und
Rückführung nicht möglich ist. dient die Rückführung das Bindemittel für die anschließende Agglomerlerung
eines Teils des Reaktionsprodukte zu dem nachstnach- wirksam werden zu lassen. Die aus der ersten Vcrlah-
folgenden Ansatz dazu, eine Phasentrennung des Aus- io rensstufe eingeführte Wärme trügt üur schnelleren Aullö-
gangsgcmisches zu vermelden. sung t|es Nairlummeiasilikates bei. Da das Nalrlumdlslli-
Zuweilen lsi es zweckmäßig, da* Rcakilonsgemlsch kai schwerer löslich ist als das Nalriummeiasllikai, bildet
der Teilumselzung von Sand mil Natronlauge In einen es elnen Te|| der ( einsiofrc. die für die Agglomerierung
Grobanleil und einen l-elnanicll zu trennen und den erforderlich sind. Das Gemenge wird derart angefeuchtet.
Grobanteil zu dem nilchslnachfolgendcn Ansatz zurück- 15 ύΜ es bei der anschließenden Ag||lumcrlerung 5 bis 15
zuführen, da dadurch der leinanteil und damit die (Jew.-", Wasser enthüll. Dieses kann dem Gemenge in
Agglomerierlähigkeil des Glassehmelzgemenges erhöht der ganzen Mcnge bereits beim Mischen oder erst beim
wird. Die Trennung von Grobanteil und I einanicil kann Agglomerieren zugesetzt werden. Irn allgemeinen werden
beispielsweise durch pneumatisch·.: Absaugung mj eingc- von der Wassermenge etwa JII-.. bereits wahrend lies
stellt werden, daß der zum nächsten Ansät/ /urückzu- 20 MjSenens und der KeM vor dem Agglomerieren zugoge-
führende Grobanteil so groll Ist. daß er bei Zugabe einer hen -/ur we|teren Warmeausnutzung kann hier .iuch ücr
entsprechenden Menge von Sand und Natronlauge, wie ;1US der Rcaklion tjer ersten Stufe entwichene Dampf
sie für die erwünschte Ind/usainmenselzung des Glas- ()der j,Lnrennt. z. H. mit Rauchgasen erzeugter D.impl zur
schmelzgemenges erforderlich sind, eine Sedimentation Anfeuchlung benutzt werden.
oder Phasentrennung in diesem nächsten Ansatz verhin- 23 ,..,.., i-i · l ■. ■
Der F-elnanlell und damit die Agglomcricrlahigkcil des
Wenn der in der ersten Verlahrenssiule durch die Na- "«™ngcs können noch dadurch erhöht werden, daß die
tronlaugc zugesetzte llüsslukeltsüberschuß relativ klein talc'timkomponcnie teilweise oder ganz in der I orm von
lsi. besteht auch die Möglichkeit, einen Teil des Wassers Branntkalk zugesetzt wird, der mit dem Wasser in «cm
wahrend des Vormlschcns vor der chemischen Reaktion 30 ^™n*f unter Bl dun« ™n sehr leinielll^en Calcium-
zu verdampfen, indem man den der ersten Verfahrens- h-vdroxld ™»ler«· 1^ dahe. entstehende Wärmemenge
stufe zugeführten Sand vorherhitzt. w Ie beispielsweise k''nn ebenf;ll's d;'*u dlcncn· df \*?'ι des Natr.ummeia-
durch einen Teil der RauchBasc oer Glasschme zanlage. silik;llcS zu u ^hlcunigen^ D,e .r ,öhung des eins.an-
... , ,■■ ~ ι w · . ■ teles durch Zusatz von Branntkalk ist besonders dann
Wenn dem Glasgemenge als Alummiunikomponenie "-■"-■· "" 1^-
τ , . ... -,- , , -r lui von Bedeutung, wenn real ι ν wen g Natronlauge züge-
Tonerde, wie calcinierte Tonerde oder Tonerdehvdrat. J5 , b ,, ., v ,
, „ . .,„. .. .· , setzt wird und dam ι die gebildete Menge an Natriumme-
zugesetzi werden soll, so ist es zweckmäßig, diese bereis ,, , ., .,,,,, . . . ..
... ι ,„ τ ι ■ c ι ι κ. . ι tasi ikat und Natrlumdisillkat relaiiv genni: ist
zuzugeben, da in dieser auch die Tonerde durch die Na- An das gleichförmige Durchmischen des Gemenges
tronlauge unter Bildung von Natrlumaluminat aufge- schließt sich als nächste Verfahrensstufe die Agglonierie-
schlossen wird. 40 rung an. wobei unter diesem Begriff jede Methode zur
Das sich an die leilumsetzung des Sandes mit der Na- SiDckigmachung. wie Granulierung oder Brikettierung,
tronlauge anschließende mechanische Ablösen der Natri- verstanden werden soll. Das Agglomerieren bzw. speziell
umsilikate von den Sandkörnern kann in einer gelrenn- Granulieren kann in der gleichen Vorrichtung wie das
ten Verlahrensstule oder gleichzeitig mit dem anschlie- vorausgehende Mischen durchgefüh-i werden, die
ßenden gleichförmigen Durchmischen mit den übrigen 45 zweckmäßig in einem Intensivmhicher und besonders
Gemengebesandteilen oder im (alle der Auftrennung des einem Gegenstrommischer mit der oben delinierten
Reaktionsgemische in einen G'obanteil und in einen Mischenergieeinleitung besteht. Hierzu wird nach dem
Feinanteil gleichzeitig mit dieser Auftrennung erfolgen. erfolgten Durchmischen einfach die Mischenergie derart
In jedem I all werden entweder vor oder nach dem Ablö- vermindert, daß sich in dem Intensivmischer Granalien
sen der wasserlöslichen Silikate von den verkleinerten 50 oder Pellets bilden. Statt dessen kann auch dem für das
Sandkörnern Viunmehr die restlichen Gemengekompo- gleichförmige Durchmischen verwendeten In.ensivmi-
nenten in der Tür die Kndzusammensetzung des Glas- scher ein Granulierteller oder eine Granuliertrommel
schmelzgemenges erforderlichen Menge dem aus der nachgeschaltet werden, in die das angefeuchtete
ersten Verfahrensslufe kommenden Reaktionsgemisch Gemenge aus der Mischvorrichtung ungranuliert Qber-
zugemischt, worauf das Gesamtgemenge gleichförmig 55 führt wird. Speziell ein Granulierteller hat den Vorteil,
durchgemischt wird, um eine möglichst große Homoge- daß der Durchmesser der herzustellenden Granulate gut
nität zu erreichen. Zweckmäßig ist es. das Reaktionsge- eingestellt und kontrolliert werden kann. Schließlich
misch der ersten Verfahrensstufe noch möglichst heiß kann man auch im Intensivmischer eine Vorgranulierung
der Vermischungssiufe zuzuführen, indem man diese vornehmen und in dem anschließenden Granulierteller
entweder unmittelbar anschließt oder das Reaktionsge- «>
oder der anschließenden Granuliertromme! nachgranulie-
misch der ersten Verfahrensstufe bis zur Weiterverarbei- ren.
tung in einem wärmeisolierten Zwischenbehälter lagert. Die Materialtemperalur des Geraenges sollte bei der
Wenn die mechanische Bearbeitung in dem auf die Wasserzugabe während der Granulierung etwas höher als
Teilumsetzung folgenden Mischer erfolgt, kann dies die Umgebungstemperatur liegen und vorzugsweise etwa
wahlweise so erfolgen, daß zunächst das Reaktionspro- 65 40° C betragen.
dukt der Umsetzung von Sand und Natronlauge in einem In gewissen Fällen können die stückig gemachten
Intensivmischer mit erhöhter Geschwindigkeit, d. h. bei Glasschmelzgemenge ohne anschließende 1 rocknung der
erhöhter Energieeinleitung, z. B. über 3 kW. wie 5 bis 15 Schmelzwanne zugeführt werden, besonders wenn das
Stiickigmachen im gleichen Betrieb wie das Glasschmelzen erfolgt.
Vorzugsweise erfolgt aber anschließend an das Agglomerieren oder wahrend des Agglomerierens ein Trocknen
der Agglomerate, vorzugsweise bis zu einem Wassergehalt von bis zu 5 Gew.-%. Hierzu kann der aus der ersten
Verlahrenssiufe und/oder aus der Umsetzung des Bri^vukalks mit Wasser stammende Wärmeinhalt des
Gemenges ausgenutzt werden, und/oder es können Rauchgase aus der Glasschmelzanlage zu Hilfe genommen werden
Bei dem erlindungsgemiiHen Verfahren erhall man auf
einfache Weise elastische und kompakte Agglomerale. insbesondere Granulate oder Briketts des Glasschmelzgemenges. die ohne Beschädigung transportiert und welter-
verarbeitet werden können. Durch die Regelung von Drehzahl. Neigung und Beschickung der Granuliervorriehlunt: kann die Größe der ausgezeichnet kugeligen
Die erhaltenen Agglomerate sind außerdem frei von Salzen und Basen, die mit Kohlendioxid reagieren, so
daß die Trocknung auf wirtschaftliche und einfache Weise mit Hilfe Kohlendloxid enthallender Rauchgase
vorgenommen w:rden kann. Die Agglomerale sind auch weitgehend frei von hygroskopischen Substanzen, wie
Natronlauge, so daß sich ohne anschließende Carbonisierung mit CO; außerordentlich harte und abriebbeständige
Granalien oder andere Agglomerale ergeben, die keine Rißbildung aufweisen. Durch diese erhöhte Kompaktheit
und Rißfreiheil der Agglomerate bekommt man einen jo verbesserten Wärmedurchgang und damit eine erhöhte
Schmelzleislung der Wanne.
Die Agglomerate slnü außerdem weltgehend unempfindlich gegenüber Luftfeuchtigkeit und damit unbeschrankt lagerfähig. Sie enthalten, wenn überhaupt, nur
außerordentlich kleine Mengen an Natriumcarbonat, was einerseits den Wärmedurchgang In der Schmelze weiter
verbessert, da In dieser geringere CüvMengen freigesetzt
werden, und erleichtert außerdem die Läuterung mit Hilfe üblicher teurer und umwelischädllcher Läuterungsmittel oder Scherben, wodurch wiederum die Leistung
der Schmelzwanne erhöht werden kann. Der verminderte Carbonatgehali führt außerdem zu einem gegenüber
bekannten Granulaten stark verminderten Glühverlust, so daß die Kapazität der Schmelzwanne und der Energieaufward beim Schmelzen herabgesetzt werden können.
Gewöhnlich beträgt der Glühverlust bei erfindungsgemäß hergestellten Granulaten nur etwa 6% im Vergleich
mit etwa 13 bis 15% bei bekanntermaßen hergestellten Granulaten für die gleiche Glaszusammensetzung. so
Das Fehlen von Natronlauge und das möglicherweise vollständige Fehlen von Soda in den Agglomeraten sowie
ihre vollkommene Staubfreiheil vermindert den chemischen Angriff auf die feuerfeste Ausmauerung der
Wanne, die bei bekanntermaßen hergestellten Glasschmelzgemengen beobachtet wurde. Der große Feinanteil der Gemengebestandteile führt schließlich zu einer
hohen Homogenität der Agglomerate. Bei Granulaten, die während längerer Zelträume entnommen wurden,
wurden keine bedeutenden Abweichungen hinsichtlich ω der chemischen Zusammensetzung festgestellt.
Alle diese Vorteile zusammengenommen ergeben eine
wesentliche Steigerung der Schmelzleistung von beispielsweise 40% gegenüber herkömmlichen Glasschmelzgemengen, und diese Ergebnisse bekam man bei der Her-
stellung von grünem, gelbem, halbweißem und weißem Glas in kontinuierlichen Schmelzanlagen für industrielle
Fertigung. Bei Verwendung der erfindungsgemäß herge
stellten Agglomerate ist es somit möglich, die Heizleistung der Wanne wesentlich zu erhöhen, ohne gleichzeitig die Regenerationskammern bzw. deren feuerfeste
Ausmauerungen zu zerstören.
Das erfliidungsgemäße Verfahren 1st außerordentlich
elastisch, und es können bereits dann harte Granulate erzielt werden, wenn man nur einen Teil, wie beispielsweise 40%, der erforderlichen Natriumkomponente in der
Form von Natronlauge und den Rest In der Form anderer Natriumverbindungen, wie Soda, zusetzt.
Anhand der Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren welter erläutert. Die Zeichnung zeigt In den
Fig. 1 bis 3 jeweils das Blockschema für vier verschiedene Verfahrensvarianten.
In Fig. 1 Ist eine bevorzugte Ausführungsform des
erfindungsgemiißen Verfahrens schematisch dargestellt. Dabei wurden jeweils ebenso wie in Flg. 2 und 3 die
Dosiereinrichtungen der Übersichtlichkeit halber wegge-
Unter Bezugnahme auf Flg. I werden aus dem Vorratsbehälter 20 Sand und aus dem Vorratsbehälter 21
Natronlauge In die Mischvorrichtung 22 überführt. Über Leitung 26 gelangt aus der Trennzone 25 die gleiche
Menge an Reaktionsgemisch der ersten Verfahrensstufe in die Mischvorrichtung 22 und wird dort mit dem Sand
und der Natronlauge aus den Vorratsbehältern 20 und 21 innig durchmischt. Aus der Mischvorrichtung gelangt
das Gemisch In die Reakllonszone 23, wo die Umsetzung
bei erhöhter Temperatur erfolgt. Von dort gelangt das Reaktionsgemisch In die mechanische Bearbeitungszone
24, In der durch mechanische Bearbeitung, wie mit
einem Walzwerk, die Natriumsilikate von den verkleinerten Sandkörnern wenigstens teilweise gelöst werden.
Von der mechanischen Bearbeitungszone 24 gelangt das Reaktionsgemisch zu der Trennzone 25, wo das Reaktlonsgemlsch In zwei gleiche Anteile aufgeteilt wird. Der
eine Anteil gelangt über Leitung 26 zu der Mischvorrichtung 22 zurück, während der andere Anteil In die Mischvorrichtung 27 überführt wird, der über Leitung 27« die
restlichen Gemengebestandteile und Wasser zur Befeuchtung zugesetzt werden. Nach gleichförmigem
Durchmischen In der Mischvorrichtung 27 gelangt das Gemenge In die Granullervorrlchtung 28, und von dort
werden die Granallen In die Trockenvorrichtung 29 überführt und aus dieser gewonnen.
Unter Berücksichtigung des während der Verfahrensführung abgehenden Wassers entspricht die Menge der
aus der Trockenvorrichtung 29 entnommenen Granallen der aus den Vorratsbehältern 20 und 21 entnommenen
Menge an Sand und Natronlauge, wenn das gezeigte Verfahrensschema In kontinuierlicher Arbeltswelse befolgt
wird. Mischvorrichtung 22, die Reaktionszone 23, die
mechanische Bearbeitungszone 24 und die Trennvorrichtung 35 besitzen jedoch eine doppelte Kapazität, da sie
zusätzlich den jeweiligen Rücklauf aus der Trennvorrichtung aufnehmen müssen.
In Flg. 2 ist eine Abwandlung des erfindungsgemäßen
Verfahrens dargestellt. Gemäß diesem Fließschema gelangen aus den Vorratsbehältern 30 und 31 Sand und
Natronlauge In den Intensivmischer 32. In dieser wird der Sand und die Natronlauge mit dem Grobanteil, hler
die Hälfte, des Ober Leitung 34 aus der Reaktionszone 33 zurückgeführten Reaktionsgemisches innig durchmischt.
An den Intensivmischer 32 ist eine pneumatische Absaug'Sinrichtung angeschlossen, die aus der Reaktionszone 33 über Leitung 34 zurückgeführtes Reaktionsgemisch nach mechanischem Bearbeiten in dem Intensivmischer unter Ablösen von Silikaten von den Sandkör-
nern hälftig In einen Grobanteil und einen Feinanteil
auftrennt, wobei lediglich der Grobanteil in dem Inlensivmischer
32 bleibt und dort mit frischem Sand und frischer Natronlauge durchmischt wird, während der
Feinanteil über Leitung 35 zu der Mischvorrichtung 36 überführt wird. Der Mischvorrichtung 36 werden über
Leitung 37 die restlichen Gernengebestandtelle sowie
Befeuchtungiwasser zugesetzt, und nach gleichförmigem
Durchmischen gelangt das Gemenge aus der Mischvorrichtung 36 in die Granulleivorrichtung 38, von wo die
Granulate entnommen und in die Trockenvorrichtung 39 überführt werden. Auch bei diesem Fließschema entspricht
die Menge der aus der Trockenvorrichtung 39 entnommenen Granulate bei Berücksichtigung der während
des Verfahrens freigesetzten Wassermenge den aus r> den Vorratsbehältern 30 und 31 entnommenen kombinierten
Mengen Sand und Natronlauge. In diesem Fall müssen lediglich der Intensivmischer 32 und die Reaktionszone
33 die doppelte Kapazität besitzen, um den Rücklauf aufnehmen zu können. Die mechanische Bearbeitung,
durch die die Silikate von den Sandkörnern abgelöst werden, erfolgt in diesem Fall in dem Intensivmischer
32.
Die entsprechende Steuerung der ersten Produklioiissiufc
ergibt eine Reduzierung der Sandsieblinie, eine _>"> zusätzliche Bildung von Fcinslanieil und gleichzeitig
auch Bindemittel für die Granulierung. Parallel hierzu ergeben sich erhebliche schmelziechnische Vorteile
durch die Bildung eines Euteklikums. Die aus der ersten Verl'ahrensstufe mitgebrachte Wärme ermöglicht in der jo
zweiten Stufe zunächst eine rasche und wirksame Auflösung des Bindemittels und eine schnelle Verfestigung der
gebildeten Granulate. Erst das Vorliegen des schmelzlechnisch günstigen Gemenges in granulierter Form läßt
die volle Ausnutzung der schmelzlechnischen Vorteile i> zu.
in Fig. 3 isi eine weiiefe Abwandlung des erfindungsgemäßen
Verfahrens unter apparativer Vereinfachung dargestellt. Aus dem Vorratsbehälter 40 wird Sand und
aus dem Vorratsbehälter 41 Natronlauge in die Mlschvor- -»o
richtung 42 überführt. Nach dem in der Mischvorrichtung 42 erfolgten Vormischen gelangt die Mischung in
die Reaktionszone 43, wo die Umsetzung bei erhöhter Temperatur erfolgt. Nach dem Verlassen der Reaktlons-/one
43 wird das Reaklionsgemlsch aufgeteilt, wobei ein ■*">
Anteil, wie beispielsweise 5O'\.. über die Leitung 44 zu dem Vormischcr 42 zurückgeführt wird, während der
Rest des Reaktionsprodukte in den Mischgranulator 45 gelangt. Dieser Mischgranulator, der ein Intensivmischer
ist. hat drei Funktionen. Zunächst erfolgt in ihm bei *>
hoher Energieeinleitung die mechanische Bearbeitung des Reaktionsproduktes und sodann bei geringerer Energieeinleitung
das Durchmischen mit über Leitung 46 zugeführtem Wasser und den übrigen Gemengebestandteilen
und schließlich bei gegebenenfalls noch geringerer Energieeinleitung die Granulierung.
Statt einer einzigen alle drei Funktionen ausübenden
Vorrichtung kann das in Fig. 3 wiedergegebene Verfahrensschema auch so abgewandelt werden, daß das Reaktionsprodukt
aus der Reaktionszone 43 nach der Rückführung eines Teils desselben über Leitung 44 zunächst
einem Intensivmischer zugeführt wird, der zweiphasig arbeitet. In der ersten Phase wird in dem Intensivmischer
unter hoher Energieeinleitung die mechanische Bearbeitung unter Ablösen der wasserlöslichen Silikate vorge- °>
nommen. während in einer zweiten Phase "in dem Intensivmischer
bei geringerer Energieeinleitung das Zumischen des Wassers und der übrigen Gemengebestandteile
erfolgt. In diesem Fall wird dann das Gemenge in einen separaten Granulaiot überführt.
Eine andere Verfahrensvariante besteht darin, dar.
Reaktlonsprodukl nach der Teilung einem Intensiv mischer
zuzuführen, Ir dem lediglich bei hoher Encrgieeiiilellung
die mechanische Bearbeitung erfolgt, worauf das Gemenge dann einem Mischgranulator zugeführt wird.
In dem zunächst das Vermischen mit dem Wasser und den anderen Gcmengebestandteilen erfolgt und anschließend
die Granulierung in der gleichen Vorrichtung durchgeführt wird.
Unabhängig von den oben aulgezeigten Verlahrensvarianten
werden gemäß Fig. 3 die den Mischuranulator
bzw. Intensivmischer verlassenden Granulate dem Trockner 47 zugeführt und gelangen von dort zur l'roduktlugerung.
in dem Beispiel wuiiie u;im Veruinren ~,xi\ uer;;
Schema des FMeßbildes in Fig. I durchgeführt. Über
eine Schnecke wurde Sand in einer Menge win 723 kg/Std. und mit einer Korngröße /wischen 0.1 unu
0.45 mm aus dem Vorratsbehälter 211 über eine Dosiervorrichtung
dem Mischer 22 zugeführt. Aus dem \ or· ralsbehälter 21 wurde mittels einer Pumpe mit einer Leistung
von 370,9 kg/Std. 50'Wge Natronlauge ebenlalK dem Mischer 22 zugeführt. Eine Einrichtung in uer Förderleitung
der Natronlauge kontrolliert die Dichte lter Lauge und Uamil die Schwankungen in der Konzentration.
In dem Mischer wurden die beiden GrunUkomponenten
homogen miteinander vermischt unu dann der wärmeregulierenden Reakiionszone 23 mit einer Temperatur
von 380 C zugeführt. Diese Reakloriempcratur
wurde durch indirektes Erwärmen mit Rauchgasen aus der Glasschmel/anhge erzeugt.
In der Reaktionszone 23 wurden uie beiuen Grunttkoniiiorierüsri
während !5 bis 20 Minuten miteinander umgesetzt, wobei Wasserdampf freigesetzt wurde, uer
den Reaktor über einen die mitgeführten Staubteilchen
abscheidenden Zyklon verließ. Während der genannten Verweilzeil in der Reaktionszone 2i<
verdampften 227.1 kg/Std. Wasser.
Man erhielt in der Reaktionszone 23 ein festes Produkt,
dessen größter Teilchcndurchmesscr nicht mehr als 0,2 bis 0.45 mm betrug. Das Reaktionsprodukt enthielt
nur noch kleinste Mengen an Natronlauge und große Mengen an Nalriummetasilikat und Natriumdisilikat.
Die Natrlumdisilikatmenge lag bei etwa 30 bis 40",. des die Reaktionszone 23 verlassenden Produktes.
Die mit Silikat überzogenen Sandkörner gelangten nun in die mechanische Bearbeitungszone, in der sie mit
einem Walzwerk bearbeitet wurden, bis die Silikatschichl weitgehend von den Sandkörnern abgelöst war. Das so
erhaltene Gemisch ging dann in die Trennzone 25, aus der die Hälfte zum Mischer 22 zurückgeführt wurde.
Jeweils 867 kg des Reaktionsgemisches aus der Trennzone 25, 85,4 kg Kalksteinmehl. 71 kg Dolomit, 10,8 kg
Calciumsulfat sowie Farboxide für Grünglas und Läuterungsmittel (insgesamt 46,3 kg) wurden über entsprechende
Dosiereinrichtungen einem Intensivmischer aufgegeben. Anteiiweise wurden diesem Mischer außerdem
44.87 kg Wasser zugesetzt. Die Masse bekam in dem Intensivmischer eine plastische und homogene Konsistenz,
und ein Teil des Wassers verdampfte aus dem Mischer. Nach 60 Sekunden Mischzeit besaß die Masse
eine körnige Struktur, wobei jedoch der mittlere Durchmesser der Körner noch nicht groß genug war und nur
etwa 1,5 bis 2 mm betrug. Die Temperatur des Gemenges
>eliLiu hei der l.nllecrung des intensivmiseher etwa
>(! C . Das Gemenge wurde in dem Lagerbehälter 13 auf-
;elangcn um! von üort kontinuierlich einem Granuliei'-■.ller
in einer Menge von 1125,3 kg/Std. zugeführt,
jleiih/eiiig wurde dem Granulierteller Wasser UbT eine
Josierpumjie in einer Menge von 60,5 kg/Std. zugesetzt.
Aus dem Granulierteller tragen kontinuierlich kugelörmige
Granulate mit gleichmaßigem Durchmesser aus. )er Granulatdurchmesser konnte nach Wunsch Inneruilb
de* Bereiches von 5 bis 20 mm eingestellt werden,
ndeni die Drehzahl, die Neigung des Granulierteller» inu/oiier tue Wasserzugabe variiert wurden. Der h'euchigkeitsgehali
der aus dem Granulierteller austretenden iraiuiUiie lay /wischen 7 und lO's..
\ on Llcm Granulierteller wurden die Granalien direkt
10
12
einem Trommeltrockner 16 zugeführt und dort auf 150 bis 200 C erhitzt. Die Temperatur in dem Trommeltrockner
wurde durch indirekies brwärmen mit Rauchgasen aus der Glasschmelzwanne erzeugt. Aus dem Trommeltrockner
wurden 1080 ky/Stü. trockener und sehr fester Granulate abgezogen. Diese konnten o.inc Bruch
und Abrieb zu den Lagersilos gebracht werden, da sie nicht hygroskopisch waren. Beim Schmelzen die?er Granulate
ergab sich ein Glühverlust von nur etwa 7"„.
Im Abstand von mehreren Stunden wurden Granulate entnommen und auf ihre Zusammensetzung chemisch
untersucht. Die Analyseergebnisse zeigten eine sehr gleichmäßige Zusammensetzung des granulierten
Gemenges, die dem theoretischen Soll-Lrgebnis ziemlich
genau entsprach.
Komponenten
theoretische | Zusammensetzung | Zusammensetzung |
Zusammensetzung | von Granulat 1 | von Granulat 2 |
64,17 | 64,10 | 64,20 |
2,90 | 2,80 | 2,85 |
8,78 | 8,70 | 8,80 |
1,72 | 1,60 | 1,80 |
13,83 | 13,80 | 13,90 |
8,60 | 9,00 | 8,45 |
AI2O1
CaO
MgO
Na2O + K2O
Glühverlust
zusammen
100,00
100,00 100,00
Die Granulate wurden zur Herstellung von Grünglas in
einer Schmelzwanne mit 70 nv Schmelzfläche verwendet.
Ks wurde eine tägliche Schmelzleisiung von 205,8 ι entsprechend
2.94 l/m/Tag erreicht. Mit herkömmlichen Glasschmelzgemengcn konnte bei der gleichen Schmelzwanne
nur eine maximale Tagesleistung von 147 ι entsprechend 2,1 l/nr/Tag erreicht werden.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (11)
1. Verfahren zum Stückigmachen von Glasschmelzgemengen
aus Sand, einer wenigstens teilweise aus Natronlauge und dem Rest aus Soda oder
anderen Natriumverbindungen bestehenden Natriumkomponente und gegebenenfalls anderen in Glasgemengen
bekannten Feststoffkomponenten unter Teilumsetzung des Sandes mit der Natronlauge in der
Hitze ohne direkten Kontakt mit CO2, wobei mit wasserlöslichen
Silikaten überzogene Sandkörner gebildet werden, und anschließendem Zumischen der restlichen
Gemengekomponenten, dadurch gekennzeichnet, daß man durch mechanische Behandlung
die wasserlöslichen Silikate wenigstens teilweise von den Sandkörnern ablöst und nach gleichförmigem
Durchmischen mit den restlichen Gemengekomponenten di>s Gemenge in Anwesenheit von 5 bis
15Gew.-*t Wasser agglomeriert und gegebenenfalls
trocknet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man mit der Natronlauge bei einer Temperatur von 250 bis 450 C, vorzugsweise bei 350 bis
400* C. während 5 bis 60 Minuten teilweise umgesetzten
Sand verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Umsetzung mit der
Nutronlauge mit Rauchgasen einer Glasschmelzanlage indirekt erhitzten Sand verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daßoan vo- der Umsetzung mit der
Natronlauge auf eine Temperatur oberhalb der Umseizungstemperatur.
vorzugsweise auf 600 bis 900'C. vorerhiizten und durch anschließendes Zumischen
der Natronlauge mil dieser teilweise umgesetzten Sand verwendet.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß man mit 30- bis 70%lger, vorzugsweise
mit etwa 50'i.igcr NaOM teilweise umgesetzten
Sand verwendet.
6. Verfahren nach Anspruch I bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß man von jedem Ansatz einen
Teil, vorzugsweise 20 bis 70 Gew.-",,. des Reaktionsgemisches
der Umsetzung des Sandes mit der Natronlauge zu dem nächsten Ansatz zurückführt.
7. Verfahren nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet,
daß man von dem Reaklionsgemisch jeweils so viel zu dem nächsten Ansatz zurückführt, daß dieser
die gesamte für die Endzusammensetzung des Glasschmel/genvenges erforderliche Natronlaugengcmcnge
ohne Sedimentation der Feststoffe, vorzugsweise 5 bis 25 Cicw.-"... Natronlauge aufnimmt.
8. Verfahren nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Teil des Reaktionsgemlsches
der Umsetzung des Sandes mit der Natronlauge nach wenigstens teilweise mechanischem Ablösen
der wasserlöslichen Silikate von den Sandkörnern zu dem nächsten Ansatz zurückführt.
9. Verfahren nach Anspruch I bis 8. diidureh gekennzeichnet, daß man das Gemenge vor dem
Agglomerieren in einem Intensivmischer mil einer Mischenergieeinleitung über 3 kW/100 kg des
Gemenges, vorzugsweise mit einer Mischenergieeinleitung von 5 bis 15 kW/100 kg des Gemenges.
gleichzeitig durchmischt.
10. Verfahren mich Anspruch 9. dadurch gekennzeichnet,
daß man als Intensivmischer einen Gegen-
strommischer verwendet.
11. Verfahren nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemenge nach dem
gleichförmigen Durchmischen in demselben Intensivmischer agglomeriert.
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