DE2749328A1 - Process for the production of a boron-containing glass batch for glass fibers - Google Patents
Process for the production of a boron-containing glass batch for glass fibersInfo
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Description
VEBIiBBEH ZUB HEBSTELLUSG XIRZS BOBHALTIGIN GLASANBATZXS Jt)B OLASVASXBIVEBIiBBEH ZUB HEBSTELLUSG XIRZS BOBHALTIGIN GLASANBATZXS Jt) B OLASVASXBI
Diese Erfindung besieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von borhaltigen Ansätzen für die Verarbeitung au Glasfasern, bei den Borsäure, wasserfreie Borsäure oder Colemanlt als borhaltige Ausgangsstoffe verwendet werden.This invention is directed to a method of making boron-containing batches for processing au glass fibers, where boric acid, anhydrous boric acid or Colemanlt are used as boron-containing starting materials will.
Ansätze von Ausgangsstoffen für die Herstellung von Glasfasern werden im Gegensatz zu Ansätzen für Soda-Kalkgläser und anderen üblichen Ansätzen, die zur Herstellung von Behältern oder Flachglas verwendet werden, den Schmelzofen für die Herstellung der Glasfasern in äußerst feinem Zustand zugeführt, d.h. daß nahezu alle Teilchen des Ansatzes eine derart geringe Teilchengröße haben, daß sie durch ein Haschensieb mit 20 Maschen und die Hehrheit sogar durch ein Maschensieb mit 200 Maschen (US-Standard) hindurchgehen, Vegen der Feinheit der Bestandteile des Ansatzes ist ein Stauben in den Schmelzofen bei der Herstellung von Glasfasern zu beobachten. Außerdem enthalten die Ansätze für die Herstellung von Glasfasern beachtliche Mengen an borhaltigen Materialien und anderen relativ teueren Ausgangsstoffen, die zum Teil in den Abgasen duroh die Staubbildung verlorengehen. Außerdem verflüchtigen sich einige der Ausgangsstoffe in das Abgas beim Schmelzen. Venn man die Ausgangsstoffe für die Herstellung von Glasfasern, die die übliche Feinheit besitzen, untereinander verbindet, tritt eine geringere Staubbildung und Verflüchtigung dieser Ausgangsstoffe auf und gleichzeitig wird der Verlust an teueren Ausgangsstoffen reduziert. Durch Oberführung des Ansatzes für die Herstellung von GlasfasernApproaches of starting materials for the production of glass fibers are, in contrast to approaches for soda-lime glasses and other common approaches, which are used for the manufacture of containers or flat glass, the melting furnace for the production of the glass fibers in supplied in an extremely fine state, i.e. that almost all the particles in the batch have such a small particle size have that they pass through a 20-mesh sieve and the Hehrheit even through a 200-mesh sieve Meshes (US standard) to pass through, Vegen the delicacy of the components of the approach is a dust in the Observe the melting furnace during the production of glass fibers. In addition, the approaches for the production of glass fibers contain considerable amounts of boron-containing Materials and other relatively expensive raw materials, some of which are lost in the exhaust gases due to the formation of dust. In addition, some of the starting materials volatilize into the exhaust gas during melting. If you deny the Starting materials for the production of glass fibers, which have the usual fineness, are combined with one another, there is less dust formation and volatilization of these raw materials and at the same time the loss of expensive raw materials is reduced. By overriding the approach for the production of glass fibers
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in eine tablettierte Form kann außerdem mit Vorteil noch die spürbare Wärme der Abgase dazu verwendet werden, den tablettierten Ansatz für Glasfasern vorzuerwärmen, bevor er dem Schmelzofen zugeführt wird. Außerdem wird duroh die enge Berührung zwischen den Teilchen innerhalb der Tabletten der Wärmeübergang verbessert, was ein schnelleres Schmelzen, eine verbesserte Energieausbeute und eine geringere Abnutzung des Ofens zur ?olge hat.in a tableted form can also be used to advantage nor the noticeable heat of the exhaust gases can be used to preheat the pelletized approach for glass fibers before it is fed to the melting furnace. In addition, the close contact between the particles within the tablets facilitates heat transfer improves, resulting in faster melting, improved energy yield and less wear of the oven.
In letzter Zeit hat eine bemerkenswerte Aktivität besonders hinsichtlich der Ansätze für Soda-Kalkgläser stattgefunden, wobei die Ansatzbestandteile für die Einführung in die Schmelzöfen tablettiert wurden. So wird in der US-PS 38 80 639 die Verwendung eines agglomerierten Soda-Kalkglasansatzea beschrieben, wobei die Tabletten mittels direkten Wärmeaustauschern vor der Einführung in den Schmelzofen vorerwärmt werden.There has recently been notable activity particularly in the approaches to soda-lime glasses took place, with the batch ingredients being tabletted for introduction into the melting furnaces. So is described in US-PS 38 80 639 the use of an agglomerated soda-Kalkglasansatzea, the tablets by means of direct heat exchangers preheated prior to introduction into the furnace.
Man hat auch schon Ansätze für die Herstellung von Glasfasern gegen das Stauben vor der Einführung in den Schmelzofen behandelt, z.B. indem man verschiedene Bindemittel, die für die Herstellung von Briketts geeignet sind, zugegeben hat. In der US-PS 29 76 162 wird ein derartiges Verfahren beschrieben. In anderen Patentschriften, die die Herstellung eines Ansatzes für Glasfasern betreffen, sind besondere Behandlungen vorgesehen, um eine Vorreaktion der Bestandteile des Glasansatzes zu erreichen, bevor er dem Schmelzofen zugeführt wird. Ein Verfahren dieser Art ist in der US-PS 30 01 881 beschrieben. Außerdem hat man duroh sorgfältige Auswahl der Bestandteile des Glasansatzes borhaltige Glaaaneätae von spezifischem Charakter hergestellt, um einige Probleme zu beseitigen, die duroh das Aufschäumen auftreten, das beim Sohmelzen von Ansätzen alt einemApproaches have also been made for the production of glass fibers against dust before they are introduced into the Melting furnace treated, e.g. by adding various binders that are suitable for the production of briquettes. In US-PS 29 76 162 such a method is described. In other patents that involve making an approach for Concerning glass fibers, special treatments are provided in order to achieve a pre-reaction of the constituents of the glass batch before it is fed to the melting furnace. One method of this type is in U.S. Patent 30 01 881. In addition, the components of the glass attachment containing boron have been carefully selected Glaaaneätae of specific character made to eliminate some problems caused by the foaming occur that when melting approaches old one
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hohem Borgehalt bei der Herstellung von Glasfasern beobachtet wird. Ein solches Verfahren ist in der US-PS 32 87 095 beschrieben.high boron content in the manufacture of glass fibers is observed. Such a process is described in US Pat. No. 3,287,095.
Gegenstand dieser Erfindung ist nun ein Verfahren zur Herstellung eines nichtstaubenden borhaltigen Glasansatzes für die Verarbeitung zu Glasfasern, bei dem das Bor durch Borsäure, wasserfreie Borsäure oder Colemanit beigestellt wird und das dadurch gekennzeichnet ist, daß die. borhaltigen Ausgangsstoffe in eine Tablettierzone eingeführt werden* die Ausgangsstoffe mit ausreichend freiem Wasser su Tabletten agglomeriert werden und die Tabletten durch Erwärmen bei einer ausreichenden Temperatur für einen ausreichenden Zeitraum getrocknet werden, um harte, nlchtstaubende Tabletten zu ergeben·This invention now relates to a process for the production of a non-dusting boron-containing glass batch for processing into glass fibers, in which the Boron is provided by boric acid, anhydrous boric acid or colemanite and is characterized by that the. boron-containing starting materials are introduced into a tabletting zone * the starting materials are agglomerated with sufficient free water su tablets and the tablets are dried by heating them at a sufficient temperature for a sufficient period of time to make them hard, non-dusting To give tablets
Bei einer bevorzugten Ausfiihrungsform der Erfindung ist in der Tablettierzone eine Tablettiereinrichtung mit einer geneigten, rotierenden Scheibe vorhanden, wie sie in der US-PS 39 Ή 364 beschrieben ist. Die Ausgangsstoffe des Ansatzes und Wasser werden in geeigneten Mengen zugeführt, so daß auf einer derartigen Tablettiereinrichtung eine kontinuierliche Herstellung von Tabletten des Glasansatzes von der gewünschten Größe möglich ist. Der nominale Durchmesser der Tabletten kann dabei etwa zwischen 0,317 und 2,54- cm betragen, bevorzugt sind 0,952 bis 1,587 cm. Zur Verbindung der Ausgangsstoffe wird Wasser in ausreichender Menge beigegeben, so daß es zur Bildung von Tabletten aus den Ausgangsstoffen kommt. Bei Verwendung von Borsäure enthalten diese Tabletten bevorzugt einen Gehalt an freiem Wasser von etwa 5 bis 22 Gew.%; bei Verwendung von wasserfreier Borsäure liegt dieser Gehalt zwischen 10 und 25 Gew.% und bei Verwendung von Colemanit beträgt der Gehalt an freiem Wasser bevorzugt 5 und 20 Gew.%. Aa besten wird soviel WasserIn a preferred embodiment of the invention If there is a tablet device with an inclined, rotating disk in the tablet zone, as described in US Pat. No. 39,364. The starting materials of the approach and water are added in suitable amounts, so that on such a Tabletting device a continuous production of tablets of the glass base of the desired Size is possible. The nominal diameter of the tablets can be between about 0.317 and 2.54 cm, preferably 0.952 to 1.587 cm. To connect the starting materials, water is added in sufficient quantity, so that it comes to the formation of tablets from the starting materials. When using boric acid they contain Tablets preferably have a free water content of about 5 to 22% by weight; when using anhydrous boric acid if this content is between 10 and 25% by weight and when using colemanite, the content is free water preferably 5 and 20% by weight. Aa best is so much water
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zugegeben, daß bei Verwendung von Borsäure Tabletten mit einem Gehalt an freiem Wasser von etwa 11 bis 13 Gew.% entstehen, dieser Gehalt an freiem Wasser bei Verwendung von wasserfreier Borsäure 15 bis 17 Gew.% beträgt und bei Verwendung von Oolemanit 10 bis 13 Gew.%. Nach Herstellung der Tabletten werden diese getrocknet. Die Trocknungstemperaturen betragen bei Verwendung von Borsäure etwa 1040C und darunter bis 5380C und darüber, bei Verwendung von wasserfreier Borsäure mindestens 232,20C und bei Verwendung von Colemanit etwa 104,40C oder weniger bis 4100C. Die Trocknungszeiten werden derart ausreichend bemessen, daß ein Gehalt an freiem Wasser von vorzugsweise weniger als 1 Gew.% entsteht. Dieses Verfahren gewährleistet die Herstellung von festen, im wesentlichen nichtstaubenden Tabletten. Die so hergestellten festen, nichtstaubenden Tabletten können in einen Glasschmelzofen eingeführt werden und dort Reaktionstemperaturen von mehr als 1 4820C ausgesetzt werden, ohne daß es dabei zu einer Explosion der Tabletten kommt.admitted that when using boric acid tablets with a free water content of about 11 to 13% by weight are formed, this free water content is 15 to 17% by weight when using anhydrous boric acid and 10 to 13% by weight when using oolemanite .%. After the tablets have been produced, they are dried. The drying temperatures are in use of boric acid from about 104 0 C and below, to 538 0 C and above, with the use of anhydrous boric acid least 232.2 0 C and using colemanite about 104,4 0 C or less to 410 0 C. Drying times are sufficient to ensure that the free water content is preferably less than 1% by weight. This process ensures the production of solid, essentially non-dusting tablets. The solid, non-dusting tablets produced in this way can be introduced into a glass melting furnace and exposed there to reaction temperatures of more than 1,482 ° C. without the tablets exploding.
Bei Verwendung von Colemanit als Bor-Ausgangsstoff kann der Ansatz ausschließlich Colemanit enthalten. Bei Bedarf können bis 75% oder mehr des Colemanits auf B2O,-Basis durch Borsäure ersetzt werden, wobei zum Ausgleich für das fehlende Siliciumdioxid im Colemanit Calcium und Aluminiumoxid enthalten sind.If colemanite is used as the boron starting material, the batch can only contain colemanite. If necessary can contain up to 75% or more of the colemanite on a B2O basis be replaced by boric acid, with calcium and calcium to compensate for the lack of silicon dioxide in the colemanite Aluminum oxide are included.
Auf der beigefügten Zeichnung befindet sich eine graphische Darstellung des Energieverbrauchs in einem Glasfaserschmelzofen, in dem die Tabletten gemäß der Erfindung verwendet werden.On the attached drawing there is a graphic representation of the energy consumption in a glass fiber melting furnace, in which the tablets according to the invention are used.
Typische borhaltige Ansätze zur Herstellung von "E" Glas für Glasfasern wie z.B. die in der US-PS 23 34 961 beschriebenen, auf welche hier Bezug genommen wird, setzen sich zusammen aus Siliciumdioxid, Ton, Kalkstein, Flußspat,Typical boron-containing approaches to making "E" glass for glass fibers such as those described in U.S. Patent No. 2,334,961, to which reference is made here are composed of silicon dioxide, clay, limestone, fluorspar,
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Natriumsulfat, Ammoniumsulfat und Borsäure. Anstelle von Borsäure kann Colemanit verwendet werden. Die Verwendung von Colemanit wird in der US-PS 32 74 beschrieben. Colemanit hat die ehemische Formel Ca2BgO11 . 5 H2O. Nach Wunsch kann man bis zu 75% oder mehr des Colemanits auf einer äquivalenten B2O,-Basis durch Borsäure ersetzen, wobei das fehlende Siliciumdioxid durch Calciumoxid und Aluminiumoxid aus dem Colemanit ausgeglichen werden. Die Verbindungen enthalten kein Ätznatron. Es wird vermutet, daß die Ausgangsstoffe des Glasansatzes nach dem Verfahren der Erfindung verschiedene chemische Reaktionen durchlaufen, während sie auf die Tablettierscheibe unter Zugabe einer ausreichenden Menge Wasser zur Herstellung der Tabletten gegeben werden und während der Trocknung der Tabletten. Es wird angenommen, daß die Reaktionen nach folgenden chemischen Gleichungen ablaufentSodium sulfate, ammonium sulfate and boric acid. Instead of boric acid, colemanite can be used. The use of colemanite is described in US Pat. No. 3,274. Colemanite has the former formula Ca 2 BgO 11 . 5H 2 O. If desired, up to 75 percent or more of the colemanite can be replaced with boric acid on an equivalent B 2 O basis, with calcium oxide and aluminum oxide from the colemanite making up for the missing silica. The compounds do not contain caustic soda. It is assumed that the starting materials of the glass batch according to the method of the invention undergo various chemical reactions while they are added to the tablet disk with the addition of a sufficient amount of water for the production of the tablets and during the drying of the tablets. It is assumed that the reactions proceed according to the following chemical equations
(1). B2O8 + 3 H20L ^ 2 H3BO3 (1). B 2 O 8 + 3 H 2 0 L ^ 2 H 3 BO 3
(2) H3BO3 + H2O ^. H3BO3 +(2) H 3 BO 3 + H 2 O ^. H 3 BO 3 +
(3) 2 HJJO- V B-O, + 3 H9O^(3) 2 HJJO- V BO, + 3 H 9 O ^
(4) 4 H-BO, + CaCO, CaB-O7 + CO0A + 6(4) 4 H-BO, + CaCO, CaB-O 7 + CO 0 A + 6
(5) 4 H3BO3 + Na2SO4 + 5 HjO-^ Νβ2Β4°7 ' 10 Η2° + H2SO4(5) 4 H 3 BO 3 + Na 2 SO 4 + 5 HjO- ^ Νβ 2 Β 4 ° 7 '10 Η 2 ° + H 2 SO 4
(6) CaCO3 + H2SO4-^. CaSO4 + CO2^ +(6) CaCO 3 + H 2 SO 4 - ^. CaSO 4 + CO 2 ^ +
(7) Ca2B6On ' 5 H2O -^> Ca2B6O11 + 5(7) Ca 2 B 6 O n '5 H 2 O - ^> Ca 2 B 6 O 11 + 5
(Colemanit )(Colemanite)
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Bei der Reaktion (1) wird die wasserfreie Borsäure, falls sie verwendet wird, mit dem Wasser umgesetzt und es entsteht Borsäure. Bei der Reaktion (2) reagieren Borsäure und Wasser so, daß die Borsäure aufgelöst wird, worauf wie in der Gleichung dargestellt, die Rekristallisation der Borsäure erfolgt. Wie Gleichung (3) entnommen werden kann, wird die rekristallisierte Borsäure während der Trocknungsstufe dehydratisiert. Gemäß Gleichung (4) wird ein Teil der Borsäure während der Trocknung der Tabletten mit dem anwesenden Calciumcarbonat zu wässrigem Calciumpyroborat, Kohlendioxid und Wasser umgesetzt. Nach Gleichung (5) wird Borsäure ebenfalls mit dem im Ansatz anwesenden Natriumsulfat zu wässrigem Natriumtetraborat und Schwefelsäure umgesetzt. Gemäß Gleichung (6) können Kalkstein und Schwefelsäure ebenfalls zu Calciumsulfat, Kohlendioxid und Wasser umgesetzt werden.In reaction (1), the anhydrous boric acid, if used, is reacted with the water and boric acid is formed. In the reaction (2), boric acid and water react so that the boric acid is dissolved whereupon, as shown in the equation, the boric acid is recrystallized. As As can be seen from equation (3), the boric acid recrystallized during the drying step dehydrated. According to equation (4), part of the Boric acid during the drying of the tablets with the calcium carbonate present to form aqueous calcium pyroborate, Carbon dioxide and water implemented. According to equation (5) boric acid is also present in the batch Sodium sulfate converted to aqueous sodium tetraborate and sulfuric acid. According to equation (6), Limestone and sulfuric acid also to calcium sulfate, Carbon dioxide and water are converted.
Bei Verwendung von Colemanit als alleinigem Ausgangsstoff für B3O5 in der Herstellung des tablettenförmigen Glasansatzes gemäß der Erfindung ist es von äußerster Wichtigkeit, daß während der Trocknungsstufe Temperaturen von oberhalb etwa 410°C vermieden werden. Versuche, diese Tabletten bei höheren Temperaturen zu trocknen, zeigen, daß sich dabei die Tabletten zersetzen und wieder in den staubförmigen Zustand zerfallen. Daher ist zur Erhaltung der Tabletten äußerste Sorgfalt darauf zu verwenden, daß die Trocknungsstufe derart kontrolliert wird, daß die Tabletten bei Temperaturen getrocknet werden, die 4100C nicht überschreiten.When using colemanite as the sole starting material for B 3 O 5 in the production of the tablet-shaped glass batch according to the invention, it is of the utmost importance that temperatures above about 410 ° C. are avoided during the drying stage. Attempts to dry these tablets at higher temperatures show that the tablets disintegrate and disintegrate again into the powdery state. Therefore, the tablets extreme care to preserve is to use the fact that the drying step is controlled such that the tablets are dried at temperatures that do not exceed 410 0 C.
Falls Colemanit bis zu 75% und darüber durch Borsäure ersetzt wird, bei angemessenem Ausgleich in der Zusammensetzung für Siliciumdioxid, Calcium und Aluminiumoxid, gilt diese Beschränkung der Trοcknungstemperatur ebenfalls. Feste nichtstaubende Tabletten lassen sich beiIf colemanite is replaced by boric acid up to 75% and above, with an appropriate balance in the composition for silicon dioxide, calcium and aluminum oxide, this restriction on the drying temperature also applies. Solid, non-dusting tablets can be added
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Trocknungstemperaturen bis 4100C herstellen. Bei der Trocknung der Tabletten mit Colemanitgehalt gemäß dem Verfahren der Erfindung zeigt sich, daß bei Überschreitung einer Temperatur von 41O°C die Tabletten zerspringen und zerfallen. Dieses Problem kann gelöst werden, indem man den Colemanit vor der Zugabe zu dem Glasansatz einer Vorbehandlung unterzieht und anschließend aus dem Glasansatz, der den vorbehandelten Colemanit enthält, Tabletten herstellt. Diese Vorbehandlung besteht darin, daß man den Colemanit bei einer Temperatur oberhalb 4100C für einen Zeitraum erhitzt, der ausreichend ist, um im wesentlichen das gesamte chemisch gebundene Wasser aus dem Colemanit auszutreiben. Diese Umsetzung ist in Gleichung (7) dargestellt. Dieser Wassergehalt im Colemanit beträgt etwa 21-22 Gew.%. Es zeigt sich außerdem, daß sich das Volumen des Colemanits bei der Austreibung des chemisch gebundenen Wassers um bis zu 33% vergrößert, worin die Erklärung dafür liegt, daß die Tabletten mit nicht-vorbehandeltem Colemanit oberhalb der angegebenen Temperatur zerspringen. Wird dez Colemanit vor seiner Zugabe zum Glasansatz einer dei*artigen Vorbehandlung unterzogen, können die Tabletten wie zuvor beschrieben getrocknet werden, ohne daß es dabei auf Einhaltung einer bestimmten Höchstgrenze für die Trocknungstemperatur ankommt. Diese Temperaturen können beliebig gewählt werden von etwa 1040C oder darunter bis zum Schmelzpunkt der jeweiligen Tablette, vorzugsweise zwischen etwa 104°C und 5380C, ohne daß noch die Gefahr des Zerspring ens für die Herstellung fester, nichtstaubender Tabletten besteht.Drying temperatures make up to 410 0 C. When the tablets with colemanite content are dried in accordance with the process of the invention, it is found that if a temperature of 41O ° C. is exceeded, the tablets break and disintegrate. This problem can be solved by subjecting the colemanite to a pretreatment before it is added to the glass batch and then producing tablets from the glass batch containing the pretreated colemanite. This pretreatment consists in heating the colemanite at a temperature above 410 ° C. for a period of time which is sufficient to drive off essentially all of the chemically bound water from the colemanite. This implementation is shown in equation (7). This water content in the colemanite is about 21-22% by weight. It is also shown that the volume of the colemanite increases by up to 33% when the chemically bound water is expelled, which explains why the tablets with non-pretreated colemanite burst above the specified temperature. If the colemanite is subjected to a similar pretreatment before it is added to the glass batch, the tablets can be dried as described above without the need to adhere to a specific maximum limit for the drying temperature. These temperatures can be arbitrarily selected from about 104 0 C or less up to the melting point of each tablet, preferably without even the risk of Zerspring ens for the manufacture of solid, non-dusting pellets is between about 104 ° C and 538 0 C,.
Die gemäß dem Verfahren der Erfindung hergestellten Tabletten ergeben bei der Verwendung im Schmelzofen zur Herstellung von Glasfasern eine deutlich geringereThe tablets produced according to the process of the invention produce a significantly lower figure when used in a melting furnace for producing glass fibers
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Staubbildung als übliche Glasansätze, deren Auegangsstoffe in lockerer Form zugeführt werden. Da Borsäure außerdem ein ausgezeichnetes Flußmittel ist, führt die Benetzung der Borsäure nach ihrer Berührung mit allen Ausgangsstoffen des Glasansatzes, nicht nur zu den Umsetzungen nach den Gleichungen (2-6), sondern auch zu einem engen Kontakt mit sämtlichen übrigen Bestandteilen des Glasansatzes. Dadurch wird ein schnelles Schmelzen der Siliciumdioxid- und Aluminiumoxidbestandteile des Glasansatzes gefördert, welche offensichtlich die am schwersten zu schmelzenden Ausgangsstoffe sind.Dust formation as usual glass batches, the starting materials of which are added in loose form. There Boric acid is also an excellent flux, the wetting of boric acid leads to it Contact with all starting materials of the glass base, not only with the conversions according to the equations (2-6), but also to a close contact with all other components of the glass attachment. This promotes rapid melting of the silica and alumina constituents of the glass batch, which are obviously the am are the most difficult raw materials to melt.
Eine Vorheizung der erfindungsgemäßen Tabletten vor der Einführung in den Schmelzofen kann beispielsweise erfolgen, indem man sie durch den Abgasstrom des Ofens befördert, oder die Abgase durch ein Bett der Tabletten leitet. Zusätzlich zu der Einsparung an Energie durch eine Vorheizung der Tabletten, welche dadurch mit weniger Energieverbrauch zum Schmelzen gebracht werden können, kann durch dieses Durchleiten von Abgasen durch ein Tablettenbett die Luftverschmutzung durch die Abgase verringert werden, da den Abgasen zumindest einen Teil der Schadstoffe wie F~ und B2O, entzogen wird. Bei Verwendung heißer Abgase, deren Temperaturen gewöhnlich zwischen 4-27 und 156660C liegen, kann eine Vorheizung der Tabletten auf Temperaturen zwischen 93 und 8160O erfolgen. Darin liegt ein deutlicher Wärmegewinn, der eine Ersparnis der Energiemenge bedeutet, die noch erforderlich ist, um die in den Ofen eingeführten Tabletten sum Schmelzen zu bringen.The tablets according to the invention can be preheated before they are introduced into the melting furnace, for example, by conveying them through the exhaust gas stream of the furnace, or by passing the exhaust gases through a bed of the tablets. In addition to saving energy by preheating the tablets, which can be melted with less energy consumption, this passage of exhaust gases through a tablet bed can reduce the air pollution caused by the exhaust gases, since the exhaust gases contain at least some of the pollutants such as F ~ and B 2 O, is withdrawn. When using hot exhaust gases whose temperatures are usually between 4-27 and 15666 0 C, preheating the tablets to temperatures of 93-816 0 O can take place. This results in a significant gain in heat, which means a saving in the amount of energy that is still required to melt the tablets introduced into the furnace.
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Verwendet wurde ein n£" Typ Glasansatz aus folgenden Ausgangsstoffen*Was used an n £ "type glass batch from the following starting materials *
Ton 26,930Tone 26.930
Kalkstein 27,786Limestone 27.786
Flußspat 2,336Fluorspar 2,336
Borsäure 12,181Boric acid 12,181
Kohle 0,084Coal 0.084
Dem Ansatz wurde auf einer scheibenförmigen Tablettiereinrichtung eine ausreichende Menge Wasser zur Herstellung von Tabletten mit einem Gehalt von 12 Gew.% an freiem Wasser beigegeben· Sine Teilmenge der Tabletten wurde bei 104,40O für die Dauer von 196 Min., eine andere Teilmenge wurde bei 537,80C für die Dauer von 20 Min. getrocknet. Die Tabletten aus beiden Durchläufen waren fest, nichtstaubend und von ausreichender physikalischer Verwendbarkeit.The mixture was added to a disk-shaped tablet means a sufficient amount of water for the production of tablets with a content of 12 wt.% Of free water · Sine subset of the tablets was 104.4 0 O for a period of 196 min., Another subset was at 537.8 0 C for a period of 20 min. dried. The tablets from both runs were firm, non-dusting, and of sufficient physical utility.
Die Herstellung der Tabletten erfolgte nach folgendem Verfahren:The tablets were manufactured using the following procedure:
Es wurden die erforderlichen Mengen der Ausgangsstoffe abgewogen..Dieser Ansatz wurde einer geneigten, rotierenden Tablettierscheibe mit einem Durchmesser von 1 m und einem Neigungswinkel von etwa 45° zugeführt. Die Zuführgeschwindigkeit betrug zwischen 24,7 und 61,9 kg/h«There were the required quantities of the starting materials Weighed. This approach was an inclined, rotating tablet disk with a diameter of 1 m and fed to an angle of inclination of about 45 °. the Feed rate was between 24.7 and 61.9 kg / h «
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CIe so hergestellten Tabletten wurden In einem Gasofen bei Temperaturen zwischen etwa 254·,4 und 273»90C für etwa 5 Min. getrocknet. Die getrockneten Tabletten wurden in einen kontinuierlich arbeitenden Schmelzofen zur Herstellung von Glasfasern eingeführt. Die Zuführgeschwindigkeit betrug 3^2,9 kg/h.CIe tablets thus produced were dried in a gas oven at temperatures between about 254 · 4 and 273 »9 0 C for about 5 min.. The dried tablets were fed into a continuous melting furnace for the production of glass fibers. The feed rate was 3 ^ 2.9 kg / h.
Die graphische Darstellung zeigt den Energieverbrauch des Glasschmelzofens während eines Zeitraumes von 52 Tagen. Der Energieverbrauch wurde an der Aufnahme des Gesamtgasdurchflusses des Schmelzofens in 0,02832 nr/h gemessen.The graph shows the energy consumption of the glass melting furnace over a period of 52 Days. The energy consumption was based on the recording of the total gas flow of the melting furnace in 0.02832 nr / h measured.
Punkt A in der Zeichnung stellt den ersten Tag der Messungen für den Versuch dar. Zwischen Punkt A und Punkt B wurde dem Ofen ein gewöhnlicher, nicht tablettierter Glasansatz mit Ausgangsstoffen in lockerer Form eingeführt. Während dieses Zeitraums von 15 Tagen betrug der durchschnittliche Gasverbrauch 244,5 m3/h.Point A in the drawing represents the first day of the measurements for the experiment. Between point A and point B, a normal, non-tableted glass batch with raw materials in loose form was introduced into the oven. During this period of 15 days the average gas consumption was 244.5 m 3 / h.
Am Punkt B wurde mit der Einführung des Glasansatzes in tablettierter Form begonnen. Am Punkt G, im Laufe des 16. Tages des Versuches, war es soweit, daß der gesamte im Schmelzofen befindliche Glasansatz aus tablettiertem Ausgangsmaterial bestand.At point B, the introduction of the glass batch in tableted form was started. At point G, in the course of the On the 16th day of the experiment, it was so far that the entire glass batch in the furnace was made of pellets Starting material existed.
Von Punkt C bis Punkt D wurden die Tabletten bei Temperaturen zwischen etwa 60 und 650C in den Ofen eingeführt. Innerhalb dieses Zeitraumes betrug der durchschnittliche Gasverbrauch 237,8 nr/h. Im Vergleich zum durchschnittlichen Energieverbrauch des Ofens während des Beschicken mit üblichem lockeren Glasansatz lag darin eine Ersparnis von 2,8%.From point C to point D, the tablets were introduced into the oven at temperatures between approximately 60 and 65 ° C. During this period the average gas consumption was 237.8 nr / h. Compared to the average energy consumption of the furnace during loading with the usual loose glass attachment, this was a saving of 2.8%.
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Beginnend bei Punkt D, am 30. Tag I2oon des Versuches, bis Punkt £ wurden Tabletten mit Temperaturen zwischen etwa 82,2 und 87,80C in den Ofen eingeführt. Der durchschnittliche Energieverbrauch innerhalb dieses Zeitraumes betrug 23JO,2 nr/h, was gegenüber dem Verbrauch mit lockeren Glasansatz eine Ersparnis von 5,9% bedeutete. Zwischen Punkt E und Punkt F wurden Tabletten mit einer Durchschnittstemperatur von etwa 43,30C in den Ofen eingeführt.Starting, oon of the experiment until point £ tablets were introduced at point D on the 30th day I2 with temperatures of between about 82.2 and 87.8 0 C in the oven. The average energy consumption within this period was 23JO.2 nr / h, which means a saving of 5.9% compared to consumption with a loose glass attachment. Between point E and point F tablets were introduced at a mean temperature of about 43.3 0 C in the oven.
Am Punkt G wurde ein Fülltrichter mit Tabletten, die zuvor etwa 1,5 Stunden aufgeheizt worden waren in den Ofen eingeführt, im Punkt H wurde ein ebenso aufgeheizter Fülltrichter eingeführt.At point G was a funnel with tablets that previously heated for about 1.5 hours were introduced into the oven, at point H an equally heated filling funnel was introduced.
Im Zeitraum von Punkt I bii Punkt J wurden Tabletten mit Temperaturen zwischen etwa 148,9°O und 204,40C in den Ofen eingeführt. Der durchschnittliche Gasverbrauch innerhalb dieses Zeitraumes betrug 22512 mvh, im Vergleich zum Verbrauch bei lockerem Glasansatz eine Ersparnis von 7*9%'In the period from point I bii point J tablets were introduced at temperatures between about 148.9 ° and 204.4 O 0 C in the oven. The average gas consumption within this period was 225 1 2 mvh, a saving of 7 * 9% compared to the consumption with loose glass attachment '
im Punkt E, etwa um 920" am 50. Tag des Versuches wurde wieder damit begonnen, den Ofen lockeren Glasansatz einzuführen. Vie sich auf der Zeichnung erkennen läßt, stieg der durchschnittliche Energieverbrauch wieder in den Bereich, in dem er zwischen Punkten A und B gelegen hatte, in welchem Zeitraum ursprünglich lockerer Glasansatz eingeführt worden war.At point E, around 9 20 "on the 50th day of the experiment, the furnace was started again with loose glass attachment. As can be seen in the drawing, the average energy consumption rose again to the range in which it was between points A and B, the period in which a loose glass attachment was originally introduced.
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Es wurde ein Glasansatz mit folgenden Ausgangsstoffen verwendet:A glass batch was made with the following starting materials used:
Ton 21,615Tone 21.615
Kalkstein 29,380Limestone 29,380
Flußspat 2,469Fluorspar 2,469
Kohle 0,088Coal 0.088
Dem Ansatz wurde auf einer scheibenförmigen Tablettiereinrichtung eine ausreichende Menge Wasser zur Herstellung von Tabletten mit einem Gehalt von etwa 16 Gew.% an freiem Wasser beigegeben. Teilmengen der Tabletten wurden bei 104,40C für die Dauer von 28 Min., 237,80C für die Dauer von 35 Min. und 537,80C für die Dauer von 28 Min. getrocknet.A sufficient amount of water for the production of tablets with a content of about 16% by weight of free water was added to the batch on a disk-shaped tablet device. Aliquots of the pellets were dried at 104.4 0 C. for a period of 28 min., 237.8 0 C for a period of 35 min. And 537.8 0 C for a period of 28 min..
Die Tabletten, die bei den Temperaturen von 237,80C und 537,80C getrocknet worden waren, waren fest, nichtstaubend und von ausreichender physikalischer Verwendbarkeit. Die bei einer Temperatur von 104,40C getrockneten Tabletten hingegen waren während der Trocknungszeit von 28 Hin. vollständig zerfallen.The tablets, which had been dried at the temperatures of 0 C and 237.8 537.8 0 C, were firm, non-dusting and physical availability of sufficient. The dried at a temperature of 104.4 0 C tablets were, however, during the drying period of 28 Hin. completely disintegrate.
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Es wurde ein Glaeansatz mit folgenden Auegangestoffen verwendetsIt became a glass approach with the following Auegangestoffe used
Ton 27,986Tone 27.986
Kalketein 20,922Kalketein 20,922
Kohle 0,108Coal 0.108
Flußspat 2,454Fluorspar 2,454
Colemanit 16,494Colemanite 16,494
Dem Glasansatz wurde auf einer scheibenförmigen Tablettiereinrichtung eine auereichende Menge Wasser zur Herstellung von Tabletten mit einem Gehalt von etwa 12 Gew.% an freiem Wasser beigegeben. Die Tabletten wurden bei Temperaturen von etwa 234,4 bis 273,90C für etwa 5 Hin. getrocknet. Die eo hergestellten Tabletten waren fest, ließen eich aber zum Großteil mit einfachem Handdruck zerbröckeln.A sufficient amount of water for the production of tablets with a content of about 12% by weight of free water was added to the glass batch on a disk-shaped tablet device. The tablets were kept at temperatures of about 234.4 to 273.9 0 C for about 5 Hin. dried. The tablets produced were firm, but for the most part could be crumbled with simple hand pressure.
Es wurde ein Glasanaatz mit folgenden Ausgangsstoffen verwendet:A glass approach was made with the following starting materials used:
Ton 28,227Tone 28.227
Kalketein 21,698Kalketein 21,698
Borsäure 3*566Boric acid 3 * 566
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Colemanit 11,853Colemanite 11.853
Flußspat 2,411Fluorspar 2,411
Natriumsulfat 0,854Sodium sulfate 0.854
Ammoniumsulfat 0,251Ammonium sulfate 0.251
Kohle 0,100Coal 0.100
Der Glasansatz wurde in Tablettenform übergeführt. Der verwendete Colemanit wurde vor Zugabe zu dem Ansatz auf 537,80C für etwa 2 Stunden vorerwärmt, um das darin chemisch gebundene Wasser auszutreiben. In dieser Verbindung waren 30% des Colemanits auf ΒοΟ,-Basis, durch Borsäure ersetzt. Der Ansatz wurde (wie in Beispiel 3) tablettiert und getrocknet. Die so hergestellten Tabletten waren fest, nichtstaubend und von guter mechanischer Belastbarkeit.The glass batch was converted into tablet form. The colemanite used was preheated before addition to the batch to 537.8 0 C for about 2 hours, to drive off the chemically bound water therein. In this compound, 30% of the ΒοΟ, -based colemanite was replaced with boric acid. The batch was tabletted (as in Example 3) and dried. The tablets produced in this way were firm, non-dusting and had good mechanical strength.
Es wurde ein Glasansatζ mit folgenden Auegangsstoffen verwendet:It was a Glasansatζ with the following starting materials used:
Ton 27,632Tone 27.632
Kalkstein 24,320Limestone 24,320
Colemanit 8,206Colemanite 8.206
Borsäure 5,882Boric acid 5,882
Flußspat 2,373Fluorspar 2,373
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Kohlemoney
Der Ansatz wurde in Tablettenform übergeführt. In diesem Beispiel wurde das Colemanit vor der Zugabe zum Glasansatz nicht vorbehandelt· Es zeigte sich, daß im Glasansatz 50% dea Colemanits, auf BgOi-Basis, durch Borsäure ersetzt waren·The batch was converted into tablet form. In this example, the colemanite was added to the Glass batch not pretreated · It was found that 50% dea Colemanite, based on BgOi, penetrated the glass batch Boric acid were replaced
Es wurde ein Glasansate mit folgenden Ausgangsstoffen verwendet:A glass batch was made with the following starting materials used:
Ton 27,397Tone 27.397
Kalkstein 26,174Limestone 26,174
Colemanit 4,061Colemanite 4.061
Borsäure 6,659Boric acid 6.659
Flußspat 2,348Fluorspar 2,348
Kohle 0,098Coal 0.098
Der Ansatz wurde in Tablettenform übergeführt. Der Colemanit wurde vor der Zugabe sum Glasansatz nicht vorbehandelt. In diesem Glasansatz waren 75% dee Colemanits, auf B2Ox-BaSiS, durch Borsäure ersetzt. Die so herge-The batch was converted into tablet form. The colemanite was not pretreated before the addition to the glass batch. In this glass batch, 75% of the colemanite, based on B 2 Ox-BaSiS, had been replaced by boric acid. The so-called
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stellten Tabletten waren fest, nichtstaubend und von guter mechanischer Belastbarkeit.determined tablets were non-dusting and of good mechanical strength.
Aus diesen Ausführungen ergibt sich, daß durch Verwendung von Tabletten, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden, als GlaeansatB zur Herstellung von Glasfasern in Schmelzöfen bedeutende Energieeinsparungen zu erzielen sind. Außerdem liegt auf der Hand, daß die Energieeineparungen noch größer sind, wenn die Tabletten vor der Einführung in den Ofen erwärmt werden.From these statements it follows that by using tablets according to the invention Processes were made as GlaeansatB significant energy savings are to be achieved for the production of glass fibers in melting furnaces. aside from that is obvious that the energy savings are even larger if the tablets are heated prior to introduction into the oven.
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