DE2513082A1

DE2513082A1 - Verdichtetes gemenge zum einlegen in eine glasschmelzwanne, und verfahren zum beschicken einer glasschmelzwanne mit verglasbarem gemenge

Info

Publication number: DE2513082A1
Application number: DE19752513082
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl Ing Gebhardt; Ferdinand Dipl Ing Sattler
Original assignee: Vegla Vereinigte Glaswerke GmbH
Current assignee: Vegla Vereinigte Glaswerke GmbH
Priority date: 1974-04-04
Filing date: 1975-03-25
Publication date: 1975-10-09
Also published as: GB1449439A; DE2513082B2; FR2266663A1; FR2266663B1; IT1032596B; BE827538A

Description

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Anmelder: Vereinigte Glaswerke GmbH

51 Aachen , Oppenhoffallee 14-3

Verdichtetes Gemenge zum Einlegen in eine Glasschmelzwanne, und Verfahren zum Beschicken einer Glasschmelzwanne mit verglasbarem Gemenge

Die Erfindung betrifft ein verdichtetes Gemenge zum Einlegen in eine Glasschmelzwanne. Sie umfaßt ferner ein bevorzugtes Verfahren sum Beschicken einer Glasschmelzwanne mit verglasbarem Gemenge.

Üblicherweise werden die beim Erschmelzen von Glas verwendeten Rohstoffe, nämlich Sand, Soda, Kalk, Dolomit und Sulfat, in körnigem bzw. pulverförmigem Zustand in die Schmelzwärme eingelegt. Daneben ist es auch bekannt, das Gemenge zu agglomerieren, und es in größeren Stücken in Form von Pellets, Plätzchen, Briketts usw. in die Schmelzwanne einzulegen. Dadurch werden eine Reihe von Nachteilen vermieden, die beim Einlegen in Pulverform in Kauf genommen werden müssen, nämlich eine verstärkte Emission und eine verstärkte Ablagerung von Staub in den Regener ativkammern des Schmelzofens. V/egen dieser unliebsamen Erscheinungen ist es beim Einlegen von körnigem Gemenge sogar erforderlich, den Anteil an feinen Fraktionen verhältnismäßig niedrig zu halten.

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Zum Herstellen agglomerierter Gemenge sind bereits eine Reihe von Vorschlägen gemacht worden. Die meisten dieser Vorschläge laufen darauf hinaus, daß dem Gemenge ein Bindemittel zugesetzt wird, und daß es anschließend ggf. unter mehr oder weniger starker Erwärmung in die gewünschte Form gepreßt wird. Hierzu gehört beispielsweise das in der DT-OS 2 241 5o2 beschriebene Verfahren, wonach das pulverförmige angefeuchtete Gemenge zwischen einem Förderband und einer Oberwalze hindurchgeführt wird, und die dadurch erhaltene Bahn anschließend in kleine Abschnitte zerteilt wird. .

Daneben ist es auch bekannt, durch Versintern des Gemenges das Korn zu vergrößern, oder durch andere gezielte Vorbehandlungen die Rohstoffe aufzubereiten und gleichzeitig gewisse Reaktionen schon in einem vorhergehenden Verfahrensschritt durchzuführen, um so den eigentlichen SchmelzpKzeß in der Schmelzwanne zu erleichtern und zu verkürzen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, den Einschmelzvorgang in der Schmelzwanne weiter zu erleichtern und zu beschleunigen, ohne daß eine die chemische Struktur und/oder die Zusammensetzung des Gemenges verändernde Vorbehandlung vorgenommen werden müßte.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das zur Anwendung kommende Gemenge so hoch verdichtet ist, daß sein spezifisches Gewicht nahezu dem wahren spezifischen Gewicht des Gemenges entspricht.

Unter 'wahres spezifisches Gewicht des Gemenges¹ wird dabei das spezifische Gewicht verstanden, das sich theoretisch aus dem spezifischen Gewicht der einzelnen Bestandteile des Gemenges berechnen läßt.

Der wesentliche Unterschied zum Stand der Technik besteht also darin, daß nunmehr ein verdichtetes Gemenge zu Anwendung kommt, das praktisch keine Lufteinschlüsse mehr aufweist. Während z. B. ein normales Gemenge in körniger Form., wie es bei der Herstellung von Flachglas verwendet wird, bei

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einem Wassergehalt von 2,9 % ein Schutt ge wicht von 1,2 z/^c^ aufweist, beträgt das wahre spezifische Gewicht dieses Gemenges etwa 2,7 g/cm . Wenn das Gemenge derart hoch verdichtet wird, daß praktisch keine Lufteinschlüsse mehr vorhanden sind, ist, wie sich gezeigt hat, auch ohne jede Zugabe von Bindemittel oder Wasser, und ohne jede zusätzliche Trocken- oder Wärmebehandlung der Zusammenhalt der Körner untereinander in Folge der zwischen den Körnern wirkenden van-der-Waals'sehen Kräfte so groß, daß sehr feste, kompakte Körper erhalten werden.

Ein derart kompaktes Gemenge hat im Vergleich zu den bisher bekannten Agglomerationsformen den entscheidenden Vorteil, daß der Wärmeübergang einerseits von der umgebenden Glasschmelze bzw. von den Heizgasen, und andererseits der Wärmetransport innerhalb des kompakten Gemenges selbst wesentlich verbessert wird. Dadurch läßt sich eine beträchtliche Verkürzung der Einschmelzzeiten erreichen, und Hand in Hand damit auch eine bessere Energieausnutzung erzielen. Außerdem wird durch die extrem dichte Anlagerung der einzelnen Gemengekomponenten der Prozeß der Bildung der Glasphase dadurch erleichtert, daß die Diffusionswege der einzelnen Komponenten verkürzt werden.

Der Effekt des verbesserten Wärmeüberganges von der umgebenden gasförmigen Phase auf das Gemenge läßt sich in Weiterbildung der Erfindung dadurch noch verbessern, daß das zum Einlegen in die Schmelzwanne bestimmte verdichtete Gemenge die Form großflächiger Platten aufweist.

Auf diese Weise wird vermieden, daß sich beim Beschicken der Schmelzwärme die einzelnen Gemengestücke übereinanderlegen und dabei zwangsläufig mehr oder weniger große Lufteinschlüsse bilden, die einen optimalen Wärmeübergang von dem einen auf

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das "benachbarte Geraengestück entgegenstehen. Gute Ergebnisse im Sinne der Erfindung lassen sich erzielen, wenn das komprimierte Gemenge in vmm. bis zu 2 cm dicken Platten von etwa 5o bis 1oo cm Breite und etwa gleicher Länge in die Glasschmelze eingelegt wird. Bei derartig dimensionierten Platten gibt es praktisch keinerlei Lufteinschlüsse mehr, so daß die günstigsten Bedingungen für den Wärmeübergang und damit für den Aufschmelzvorgang gegeben sind.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung weist das Gemenge nach der Erfindung einen erhöhten Feinkornanteil mit einem Korndurchmesser von weniger als o,1 mm auf. Der Feinkornanteil kann dabei ohne Schwierigkeiten 5o % und mehr des Gemenges betragen. Bei einem erhöhten,Feinkornanteil wird nicht nur eine noch bessere Haftung der Gemengebestandteile aneinander erreicht, sondern darüber hinaus der Einschmelzvorgang noch weiter begünstigt. Besonders vorteilhaft aber ist dabei, daß auf diese Weise auch Fraktionen verwendet werden können, die bisher abgetrennt und verworfen werden müssen. Außerdem können nunmehr preiswertere Rohstoffe und gegebenenfalls sogar bisher unbrauchbare Rohstoffe wie beispielsweise Filterstäube o.a. eingesetzt werden.

Hochverdichtete Gemenge im Sinne der Erfindung lassen sich mittels hydraulischer Pressen herstellen, wobei jedoch besondere Vorkehrungen getroffen werden müssen, um das Material während des Preßvorganges zu entgasen. Vorteilhafter ist es jedoch, die Verdichtung in einer Walzenpresse vorzunehmen. Mit Hilfe einer solchen Walzenpresse kann einerseits eine kontinuierliche Gemengebahn hergestellt werden, und andererseits ist die Entgasung des Materials weniger problematisch. Walzenpressen, wie sie für diesen Zweck zur Anwendung kommen können, sind als solche zum Kompaktieren und Granulieren von anderen Materialien bereits bekannt.

Das erfindungsgemäß komprimierte Gemenge kann be ispielsweise

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am Aufbereitungsort der Rohstoffe hergestellt, und von dort zu den Glashütten transportiert werden. Besonders zweckmäßig aber ist es, das Gemenge wie bisher in der Glashütte selbst abzuwiegen und zu mischen, das fertig gemischte Gemenge ohne Zusatz eines Bindemittels einer vor der Schmelzwanne angeordneten Walzenpresse zuzuführen, in der es bei Umgebungstemperatur zu einer zusammenhängenden Materialbahn verdichtet wird, dessen spezifisches Gewicht nahezu dem wahren spezifischen Gewicht des Gemenges entspricht, und die komprimierte Materialbahn anschließend in den Schmelzofen einzulegen.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Ergebnisse einiger Vergleichsversuche und eines praktischen Ausführungsbeispieles näher beschrieben.

Beispiel 1

Es wird in labortechnischem Maßstab das Einschmelzverhalten von normalem körnigem Gemenge mit dem Einschmelzverhalten von hoch verdichtetem Gemenge verglichen. Das untersuchte Gemenge hat folgende Zusammensetzung

Sand (SiO₂) 59 Gew. %

Soda (Na₂CO₃) 16 Gew. %

Kalk (CaCO₃; 5 Gew. %

Dolomit (CaCO₃ MgCO₃) 18 Gew. %

Natriumsulfat (Na₀SO,.) 2 Gew. %

Sämtliche Bestandteile liegen in der folgenden Korngrößenverteilung vor:

Korndurchmesser über 1 mm Korndurchmesser o,1 bis 1 mm Korndurchmesser unter o,1 mm

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36	Gew.
63	Gew.
1	Gew.

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Das Gemenge hat eine natürliche Feuchtigkeit von 2,9 Gew. %, bezogen auf das Gesamtgewicht. 7o g dieses Gemenges werden einmal in körniger Form und einmal in hochverdichteter Form, in einen Schmelztiegel auf geschmolzenes Glas bei einer Temperatur von i35o°C aufgelegt, und der Aufschmelzvorgang verglichen.

Das körnige Gemenge hat ein Schüttgewicht von 1,2 g/cm · Das verdichtete Gemenge, das in einer hydraulischen Presse

ο unter Anwendung eines spezifischen Druckes von 16oo kg/cm verdichtet wird, hat ein spezifisches Gewicht von 2,5 g/cm , das heißt etwa 9o % des wahren spezifischen Gewichtes von etwa 2,75 g/cm*. Das Gemenge wird ohne jeden Zusatz von Wasser oder eines Bindemittels in der Presse verdichtet.

12o Minuten nach dem Einlegen des Gemenges werden die Tiegel aus dem Ofen herausgenommen und langsam auf Raumtemperatur abgekühlt. Durch den erstarrten Tiegelinhalt wird ein Längsschnitt gelegt, und es wird jeweils die Menge des noch nicht eingeschmolzenen Gemenges visuell bestimmt. Die Auswertung ergibt, daß von dem körnigen Gemenge 6o %, von dem hochverdichteten Gemenge jedoch über 75$ aufgeschmolzen sind. Es wird also in der gleichen Zeit eine Erhöhung der eingeschmolzenen Menge um 15 % erreicht, was einer Verkürzung der Einschmelzzeit um etwa den gleichen Wert entspricht.

Beispiel 2

Es kommt ein Gemenge zur Anwendung, das dem in Beispiel 1 beschriebenen entspricht. Es wird jedoch mit einem spezifischen Preßdruck von 25oo kg/cm verpreßt, wodurch es auf ein spezifisches Gewicht von 2,6 g/cm- verdichtet wird. Das entspricht etwa 95 °/° des wahren spezifischen Gewichtes.

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Wie in Beispiel 1 werden gleichzeitig unter gleichen Bedingungen in getrennten Tiegeln einmal körniges Gemenge, und einmal das hochverdichtete Gemenge bei 135°° auf geschmolzenes Glas aufgelegt. Nach 12o Minuten wird das Ergebnis auf dieselbe Weise ausgewertet wie in Beispiel 1 beschrieben. Die Auswertung ergibt, daß von dem körnigen Gemenge wiederum 6o %, von dem hochverdichteten Gemenge jedoch bereits etwa 83 % aufgeschmolzen sind. Das entspricht einer Erhöhung der eingeschmolzenen Menge, gegenüber dem körnigen Gemenge, um mehr als 23 %» was wiederum einer Verkürzung der Einschmelzzeit - unter im übrigen gleichen Bedingungen - in derselben Größenordnung entspricht.

Beispiel 5

An Hand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel für den praktischen Einsatz der Erfindung bei einer Glasschmelzwanne erläutert. Auf das in der Schmelzwanne 1 aufgeschmolzene Glas werden über den Einlegetisch 3 Glasscherben 4 und das Gemenge aufgelegt. Die Glasscherben 4 werden über die Scherbenrinne 5 auf den Einlegetisch 3 aufgegeben.

Zur Verdichtung des Gemenges ist vor der Schmelzwanne eine Walzenpresse geeigneter Kapazität angeordnet. Die Walzenpresse umfaßt als wesentliche Bestandteile die beiden angetriebenen Preßwalzen 8 und 9, den Aufgabetrichter 1o, das zwischen dem Aufgabetrichter 1o und den Preßwalzen horizontalt angeordnete Schneckenrohr 11, und die in dem Schneckenrohr 11 angeordnete Förderschnecke 12. Walzenpressen dieser Art sind an sich bekannt, und werden beispielsweise zum Kompaktieren verschiedener anderer Materialien hergestellt. Die Förderschnecke 12 dient einmal dazu, das Gemenge 13 von dem Aufgabetrichter 1o zum Einzugsbereich der Preßwalzen 8, 9 zu !fördern. Sie sorgt darüber hinaus dafür, daß das Gemenge mit dem optimalen Vordruck an die Preßwalzen herangeführt wird,

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und schafft gleichzeitig durch ihre Durchmischungsbewegung eine gezielte Entlüftung des Gemenges im Schneckenrohr. Zur Abführung der ausgetriebenen Luft sind mehrere Entlüftungskamine 14, 15 am Schneckenrohr 11 angeordnet. Die vollständige Entlüftung erfolgt durch die Wirkung der Preßwalzen 8, 9, die das körnige Gemenge zu einer hochverdichteten Gemengebahn 18 von etwa 1 cm Dicke und 8o cm Breite verpressen. Die Gemengebahn 18 verläßt die Walzenpresse als zusammenhängende fortlaufende Bahn, und wird über eine Rutsche 19 der Schmelzwanne zugeleitet und oberhalb des Einlegetisches 3 auf die Glasscherben 4 aufgelegt. Hinter dem Austrittsspalt der Preßwalze kann ein Auffangtrichter vorgesehen sein, der seitlich neben dem Walzenspalt herausgedrücktes Material auffängt und in den Aufgabetriehter I3 zurückleitet. Die Gemengebahn zerbricht während ihres Transportweges in größere oder kleinere Stücke.

Während das körnige Gemenge bisher etwa auf einer Breite von 3/4 der Wannenbreite eingelegt wurde, wird jetzt eine verhältnismäßig schmale Gemengebahn im Einlegevorbau der Schmelzwanne in der Mitte eingelegt. Das führt zu dem weiteren Vorteil, daß sich die schmale Bahn von kompaktem Gemenge innerhalb der Schmelze besser führen läßt als die bisher notwendige breite Gemengeschicht, wodurch sich u. a. auch eine Verringerung des Verschleißes der feuerfesten Wannenausmauerung erreichen läßt.

Die mit der beschriebenen Walzenpresse hergestellte verdichtete Gemengebahn hat ein spezifisches Gewicht von etwa 2,6 g/cnr. Das führt einmal entsprechend den in den vorhergehenden Beispielen angegebenen Werten zu einer erheblichen Verbesserung des Einschmelzvorganges, d.h. einer Verkürzung der Einschmelzzeit und damit einer wesentlichen Energieeinsparung, ganz abgesehen von den Vorteilen, die sich aus der

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Möglichkeit ergeben, nunmehr bisher nicht oder nur unter Inkaufnahme von Nachteilen verwendbare, sehr feinkörnige bzw. staubförmige Rohstoffe verwenden zu können.

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Claims

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Patentansprüche

i1. Verdichtetes Gemenge zum Einlegen in eine Glasschmelzwanne, dadurch gekennzeichnet, daß es so hoch verdichtet ist, daß sein spezifisches Gewicht nahezu dem wahren spezifischen Gewicht seiner Bestandteile entspricht.

. 2. Verdichtetes Gemenge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein spezifisches Gewicht von wenigstens etwa 85 %i und vorzugsweise 9o bis 95 % des wahren spezifischen Gewichtes seiner Bestandteile aufweist.

3. Verdichtetes Gemenge nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es kein zusätzliches Bindemittel enthält, und ausschließlich durch mechanisches Zusammenpressen verdichtet ist.

4. Verdichtetes Gemenge nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es die Form großflächiger Platten aufweist.

5. Verdichtetes Gemenge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die großflächigen Platten eine Dicke von bis zu etwa 2 cm aufweisen.

6. Verdichtetes Gemenge nach Anspruch 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß es einen erhöhten Feinkorn- bzw. Staubanteil mit einem Teilchendurchmesser von weniger als o,1 mm aufweist.

7. Verdichtetes Gemenge nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es mit Hilfe einer Walzenpresse hergestellt ist.

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8. Verfahren zum Beschicken einer Glasschmelzwanne mit verglasbarem Gemenge, dadurch gekennzeichnet, daß die körnigen Gemengebestandteile nach dem Abwiegen und Mischen ohne Zusatz eines Bindemittels einer vor der Schmelzwanne angeordneten V/alzenpresse zugeführt, in dieser bei Umgebungstemperatur zu einer zusammenhängenden Materialbahn, dessen spezifisches Gewicht nahezu dem wahren spezifischen Gewicht der Gemengekomponenten entspricht, verdichtet, und die verdichtete Gemengebahn in den Schmelzofen eingelegt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das körnige Gemenge vor dem Verdichten in der Walzenpresse einer Entlüftungsbehandlung unterworfen wird.

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