DE2759021A1

DE2759021A1 - Verfahren zum stueckigmachen von glasrohstoffgemengen

Info

Publication number: DE2759021A1
Application number: DE19772759021
Authority: DE
Inventors: Hugo Dr Ing Bleckmann; Premek Dipl Ing Stepanek
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1977-12-30
Filing date: 1977-12-30
Publication date: 1979-07-12
Also published as: GB2011376A; BE873252A; IT1109244B; FR2413329A1; US4238217A; IT7852467A0; JPS54100411A

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stückigmachen von Soda enthaltenden Glasrohstoffgemengen, insbesondere von Gemengen, die einen Wärmetauscher zur Vorwärmung durchlaufen sollen.

Bei der Herstellung von Glas stellen die Energiekosten einen erheblichen Anteil der Gesamtkosten dar. Eine Möglichkeit zur Verminderung der Energiekosten ergibt sich nun dadurch, in Wärmetauschern die Restwärme der Ofenabgase auf die Glasrohstoffe zu übertragen, so daß diese vorerwärmt in die Schmelzwanne gelangen. Dazu ist es vorteilhaft, die Glasrohstoffe nicht in feinkörniger oder pulveriger Form dem Schmelzofen zuzugeben, sondern sie zunächst stückig zu machen.

Verfahren zum Stückigmachen von Glasrohstoffgemengen sind bekannt, so zum Beispiel aus der Deutschen Auslegeschrift 25 15 082. Hier werden die Glasrohstoffe mit ihrem natürlichen Feuchtigkeitsgehalt von ca. 3 °/° von einer Walzenpresse zu einer Materialbahn verpreßt, die zusammenhängend in den Schmelzofen eingelegt wird.

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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit denen ein Stückigmachen des Glasrohstoffgemenges in für den Wärmetauschereinsatz besonders günstiger Weise möglich ist. So sollen die erzeugten Glasrohstoffgemengestücke eine bisher ohne chemische Bindemittel, wie Zement oder Wasserglas, nicht erreichbare Festigkeit aufweisen. Weiterhin sollen die Rohstoffbestandteile vollständig stückiggemacht werden, so daß nur Gemengestücke und keine staubförmigen Anteile dem Ofen zugeführt werden.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß dem Gemenge Wasser, insbesondere zusammen mit der Soda in Form einer Sodalösung, zugegeben wird. Durch die Zugabe von Wasser, insbesondere in Form einer Sodalösung und einer anschließenden Mischung der Sodalösung mit den übrigen Rohstoffen, ergibt sich eine bisher nicht erreichbare vollständige Verteilung des Sodas in gelöster Form zwischen den einzelnen Rohstoffkomponenten. Dies führt zu einer vielfältigen, gleichmäßigen Salzbrückenbildung zwischen den einzelnen Komponenten, wenn dem Gemenge durch Erwärmung das Wasser ganz oder teilweise wieder entzogen wird. Hierdurch wird eine vorteilhafte Verfestigung des Gemisches ohne chemische Bindung erreicht.

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In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das wasserhaltige Gemenge mechanisch, insbesondere durch eine Brikettwalzenpresse verdichtet wird. Durch die mechanische Verdichtung wird der positive Effekt der vielfach gebildeten Salzbrücken weiter verstärkt, dabei erfolgt auch eine Erhöhung des spezifischen Gewichtes. Festigkeit und spezifisches Gewicht liegen über den durch Granulierung erreichbaren Werten, trotzdem wird eine günstige, den granulierten Kugeln ähnliche Form erreicht.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das wasserhaltige Gemenge vor der Verdichtung vorerwärmt und/oder vorgetrocknet wird. Durch die Vortrocknung wird die Salzbrückenbildung verstärkt, so daß der positive Effekt der mechanischen Verdichtung weiter gesteigert werden kann.

In Ausgestaltung der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß der Wassergehalt des Gemenges bei der Verdichtung 3 % - 3 % beträgt. Ein Wassergehalt von 3 % - 5 % ist besonders günstig. Einerseits ist er so niedrig, daß nur eine geringe Wassermenge im Ofen oder im Vorwärmer verdampft werden muß, andererseits wirkt das Wasser als Schmiermittel und erleichtert das

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Vorpressen. Dies ist insbesondere für Brikettwalzenpressen wichtig. Darüber hinaus ergibt sich eine günstige ca. 4-0 % 70 % Vortrocknung, die zu besonders großen Festigkeiten führt, wenn ein normaler Sodaanteil von ca. 15 % - 16 % als gesättigte Lösung 6 % Wasser in das Gemenge einbringt.

In Ausgestaltung der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß die Vorerwärmung bis auf eine Temperatur, vorzugsweise zwischen 100° C und 200° C, vorgenommen wird, bei der der Mischung Wasser durch Verdampfung entzogen wird. Durch die vorgesehene Verdampfung wird der Wasserentzug besonders schnell erreicht. Durch den Wasserentzug bildet sich zwischen den festen Teilchen des Gemenges infolge der Übersättigung der Lösung eine Vielzahl von Salzbrücken. Die Adhäsionskräfte, die den Zusammenschluß zu einem festen Gefügeverband bewirken, werden durch die Vielzahl der bei der Verdichtung noch weiter zertrümmerten, neu entstandenen und sehr reaktionsfähigen Sodakristalle weiter erhöht, so daß sich eine insgesamt mit den bisherigen Methoden nicht erreichbare Festigkeit ergibt. Trotzdem ist die Trocknungstemperatur nur so hoch, daß eine herkömmliche Walzenpresse, wie sie üblicherweise zum Brikettieren eingesetzt wird, verwendet werden kann.

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In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Vorerwärmung und/oder Trocknung in einem Trommeltrockner erfolgt. Ein Trommeltrockner ist besonders geeignet gleichzeitig zu mischen und zu trocknen. Gleichzeitig wird, insbesondere bei Hubeinbauten, ein guter direkter Kontakt zwischen Trocknungsgasen und Gemenge erreicht, der zu einer schnellen Trocknung führt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das verdichtete Glasrohstoffgemenge anschließend an die Verdichtung einen Wärmetauscher zur weiteren Vorerwärmung durchläuft. Durch die weitere Vorerwärmung wird das Restwasser nahezu vollständig ausgetrieben. In den Schmelzofen gelangt daher nur noch fast wasserfreies stückiges Rohstoffgemenge, das sehr dicht und hoch vorgewärmt ist. Hieraus ergibt sich ein besonders niedriger, bis jetzt nicht erreichbar geringer Wärmeverbrauch.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die bei der Verdichtung nicht stückig gewordenen Gemischteile im Kreislauf wieder der Verdichtung zugeführt werden. Diese Ausgestaltung verbessert das Verfahren weiter, da die Gemengeanteile, die beispielsweise in der Brikettwalzen-

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presse von den Bändern der Einzelbriketts abbrechen oder zwischen den Briketts durch den Walzspalt hindurchgelangen, doch noch erfindungsgemäß brikettiert werden.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zur Vorwärmung vor der Verdichtung und/oder im Wärmetauscher Kühl- oder Abgase des Schmelzofens verwendet werden. Durch diese Ausgestaltung ist es vorteilhaft möglich, die für die Trocknung und Verfestigung benötigte Wärmeenergie kostengünstig zur Verfügung zu haben und die Abgaswärme auszunutzen.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Abgase des Schmelzofens zunächst dem Wärmetauscher und dann der Vorerwärmungseinrichtung zugeführt werden. Da in dem Wärmetauscher die Abgase bis auf eine Temperatur von 200° C - 300° C abgekühlt werden, kann so auch noch der Kestwärmeinhalt ausgenutzt werden, um eine Gemengevorwärmung auf 100° C - 200° C zu erreichen. Gleichzeitig erfolgt die Wärmezufuhr zu dem Gemenge so, daß die Verdichtungseinrichtung nicht überhitzt wird. Sie arbeitet in einem Temperaturbereich, in dem weder Versprödungsnoch Korrossxonserschexnungen zu erwarten sind.

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Zur Durchführung des Verfahrens ist eine Vorrichtung vorgesehen, die einen Sodalösungsbehälter, einen Mischbehälter, vorzugsweise mit Erwärmungseinrichtungen für die Sodalösung und die anderen Glasrohstoffe, einen Zuführungsbehälter zur Verdichtungseinrichtung, vorzugsweise ebenfalls mit Erwärmungseinrichtungen, eine Verdichtungseinrichtung, vorzugsweise eine Brikettwalzenpresse und einen Wärmetauscher aufweist. Durch diese Vorrichtung steht vorteilhafterweise eine Anlage zum erfindungsgemäßen Stückigmachen und Vorwärmen der Glasrohstoffe zur Verfügung.

Die Erfindung wird anhand einer Abbildung näher erläutert. Diese zeigt schematisch die einzelnen Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und den Weg der Glasrohstoffe durch die Vorrichtung.

Die Hauptbestandteile für die Glasherstellung, insbesondere bei der Herstellung von Flachglas, sind Sand, Soda und Kalk. Weiterhin wird noch eine Reihe von Zusatzstoffen in geringer Menge zugesetzt, hier als Rest bezeichnet. Die Soda wird insbesondere als leichte Soda eingesetzt, die so besonders gut verarbeitet werden kann.

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Sie Vermischung von Soda und Wasser geschieht in dem Sodalösungsbehälter 1. Sas Wasser-Soda-Verhältnis im Behälter 1 wird dabei vorzugsweise so gewählt, daß eine gesättigte Lösung oder eine fast gesättigte Lösung entsteht. Alternativ kann aber auch Soda und/oder Wasser einzeln in den Mischer 2 eingebracht werden, wenn andere Wasserzusatzverhältnisse erreicht werden sollen. Die Sodalösung gelangt aus dem Lösungsbehälter 1 in den Mischer 2, in dem sie mit dem Sand, dem Kalk und den restlichen Zusatzstoffen vermengt wird. Der Mischer 2 wird über die Gasleitung 7 mit vorabgekühlten Abgasen beaufschlagt, so daß sich in seinem Inneren eine Temperatur oberhalb der Verdampfungstemperatur des Wassers ergibt. Falls nicht genügend Restenergie zur Trocknung in den vorabgekühlten Abgasen vorhanden ist, kann der Mischer 2 auch eine nicht gezeigte Zusatzbeheizung, die elektrisch oder mit Gas arbeiten kann, erhalten. Durch Verdampfung wird in diesem Mischer dem Gemenge aus Sand, Soda, Kalk und den restlichen Stoffen bereits ein Teil der Feuchtigkeit wieder entzogen, so daß das gelöste Soda teilweise wieder ausfällt und sich an den anderen Komponenten in feinster Verteilung anlagert. Hierdurch ergeben sich viele reaktionsfähige kleine Kristalle mit großen Adhäsionsflachen an und zwischen den Pulver- und Sandkörnern. Der

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Mischer 2 ist vorzugsweise als Trommeltrockner und-Mischer mit Hubeinrichtungen ausgebildet, es kann sich jedoch auch um einen Behältermischer o. ä. handeln. Die Arbeitsweise des Mischers 2 ist vorzugsweise diskontinuierlich.

Aus dem Mischer 2 gelangt das Gemenge in den Behälter 3? aus dem es kontinuierlich der Brikettwalzenpresse 4- zugeführt wird. Auch der Behälter 3 kann beheizt werden, so daß das Gemenge mit einer über 100° C liegenden Temperatur und mit geringem Wassergehalt, dabei feinstverteilte und aktiv wirkende Soda enthaltend, in die Brikettwalzenpresse 4 gelangt. Die Zuführung geschieht normalerweise ohne mechanische Hilfsmittel; es können jedoch auch Stopfschnecken eingesetzt werden. Hinter der Brikettwalzenpresse 4 werden die nicht zu den gewünschten Formen verdichteten Gemengeteile in dem Sieb 8 abgesiebt und über die Transportvorrichtung 9 wieder zum Behälter 3 vor der Brikettwalzenpresse 4 im Kreislauf zurückgeführt. Die Gemengeteile, die erfindungsgemäß zu Briketts, vorzugsweise eine Eiform aufweisend, geformt sind, gelangen in den Wärmetauscher 5· Hier werden sie, vorzugsweise im Querstrom, durch die Ofenabgase vorerhitzt. Aus dem Wärmetauscher 5 gelangen sie dosiert in die hier nicht dargestellte Schmelzwanne. Die Ofenabgase,

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die durch die Leitung 6 in den Wärmetauscher 5 gelangen, werden durch die Leitung 7 weitergeführt. Sie werden dann aufgeteilt und sowohl dem Behälter 3 als auch dem Mischer 2 zugeleitet, wobei vorzugsweise der Mischer 2 den größeren Anteil erhält. Im Anschluß an den Mischer 2 und den Behälter 3 werden die Abgase in einen Abgaskamin geleitet, nachdem sie gegebenenfalls entstaubt worden sind, vorteilhaft durch Zyklone und Trockenfilter. Der abgeschiedene Staub wird gegebenenfalls dem Gemenge wieder zugesetzt.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders für Gemenge mit hohen Anteilen staubförmiger Produkte. Durch das erfindungsgemäße Stückigmachen des Glasrohstoffgemenges ist es besondere vorteilhaft möglich, die Soda auch als leichte Soda einzusetzen oder, wenn bereits leichte Soda eingesetzt wird, Ablagerungen der leichten Soda in den Hegenerativkammern etc. zu vermeiden. In Verbindung mit der Ausnutzung der Bestwärme der Abgase ist somit, insbesondere beim Einsatz leichter Soda, eine sehr erhebliche Steigerung der Wirtschaftlichkeit der Glasherstellung möglich.

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Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, ist es möglich, sämtliche Glasgrundstoffe stückig zu machen, auch wenn keine Soda eingesetzt wird. Es muß lediglich eine Form gewählt werden, bei der die erfindungsgemäß für die Festigkeit wesentliche Vortrocknung vor der Verdichtung durchgeführt werden kann. Die Vortrocknung erfolgt jedoch nur so weit, daß noch eine Wassermindestmenge im Gemenge zurückbleibt, die beim Verdichten als Schmierung und zur Adhäsionsverbesserung notwendig ist.

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Claims

Anlage zum Patentgesuch der H 77/78

Klöckner-Humboldt-Deutz

Aktiengesellschaft

vom 8. Dezember 1977

Verfahren zum Stückigmachen von Glasrohstoffgemengen

Patentansprüche

Verfahren zum Stückigmachen von Soda enthaltenden Glasrohstoffgemengen, insbesondere von Gemengen, die einen Wärmetauscher zur Vorwärmung durchlaufen sollen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemenge Wasser, insbesondere zusammen mit der Soda in Form einer Sodalösung, zugegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserhaltige Gemenge mechanisch, insbesondere durch eine Brikettwalzenpresse (4) verdichtet wird.

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ORIGINAL INSPECTED

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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserhaltige Gemenge vor der Verdichtung vorerwärmt und/oder vorgetrocknet wird.
H-. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3i dadurch gekennzeichnet, daß der Wassergehalt des Gemenges bei der Verdichtung 3 % - 5 % beträgt.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorerwärmung bis auf eine Temperatur, vorzugsweise zwischen 100° G und 200° C, vorgenommen wird, bei der der Mischung Wasser durch Verdampfung entzogen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4- oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorerwärmung und/oder Trocknung in einem Trommeltrockner (2) erfolgt.
7- Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3? 4-, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das verdichtete Glasrohstoffgemenge anschließend an die Verdichtung einen Wärmetauscher (5) zur weiteren Vorerwärmung durchläuft.

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8. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3» 4, 5» 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Verdichtung nicht stückig gewordenen Bohstoffteile im Kreislauf wieder der Verdichtung zugeführt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vorwärmung vor der Verdichtung und/oder im Wärmetauscher (5) Kühl- oder Abgase des Schmelzofens verwendet werden.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase des Schmelzofens zunächst dem Wärmetauscher (5) und dann der Vorerwärmungseinrichtung (2, 3) zugeführt werden.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Sodalösungsbehälter (1), einen Mischbehälter (2), vorzugsweise mit Erwärmungseinrichtungen für die Sodalösung und die anderen Glasrohstoffe, einen Zuführungsbehälter (3) zur Verdichtungseinrichtung (4), vorzugsweise ebenfalls mit Erwärmungseinrichtungen, eine Verdichtungseinrichtung (4), vorzugsweise eine Brikettwalzenpresse und einen Wärmetauscher (5) aufweist.

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