DE1009768B - Verfahren zur Glaserzeugung im elektrischen Ofen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Glaserzeugung im elektrischen Ofen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Glaserzeugung im elektrischen Ofen mittels in das Glas eingetauchter Kohlenelektroden oder Widerstände. In solchen Öfen wird die Wärmeerzeugung entweder durch den Durchgang des in der Glasmasse zwischen den Elektroden erzeugten Stromes oder durch den Wärmeaustausch durch Berührung zwischen der Glasmasse und dem als Widerstand dienenden Kohlenkörper bewirkt.
• In gewissen Fällen wurde festgestellt, daß die in das Glas eingetauchten Kohlenkörper angegriffen werden und an das Glas abfärben. Man beobachtet diese Erscheinung vornehmlich beim Schmelzen von Glas mit kleinem Ausdehnungskoeffizienten, welches Borsäure enthält, und fand, daß die Erscheinung auch auftreten kann, wenn der Kohlenkörper nur als Widerstand wirkt, d. h, wenn er gar nicht von einem Strom durchflossen wird. Es ist anzunehmen, daß dieser Angriff der Elektroden der chemischen Zusammensetzung der Glasmasse und der zum Schmelzen dieser Glasart nötigen besonders hohen Temperatur zuzuschreiben ist.
• Die Erfindung bezweckt, dieses Abfärben ganz oder ,wenigstens teilweise zu verhindern. Sie besteht darin, daß man durch die flüssige Glasmasse einen elektrischen Gleichstrom sendet, welcher eine teilweise Elektrolyse der Glasmasse bewirkt, wobei als Anode dieses elektrolytischen Stromes diejenigen Kohlenelemente geschaltet werden, deren auf das Glas abfärbende Eigenschaft man bekämpfen will.
• Als Folge der Erzeugung dieses elektrolytischen Stromes findet eine Ausscheidung von Sauerstoff auf diesen Anoden nach folgenden Reaktionen statt (im Falle von Silicoboraten)

  Si03Na2 z=-- 2Na+ + Si03

  Si 03 -., Si 02 -;- 2 02

  B4 0, Nag z=-- 2 Na+ -j- B4 0,,

  II B4 07 -, 2B2 03 .-f- 1 0,

  An der Kathode wirkt das frei gewordene Natrium auf das flüssige Glas und scheidet entweder Silizium oder Bor aus. Es ergibt sich hierdurch, wie festgestellt «erden konnte, daß die Erscheinung der Abfärbung verschwunden oder wenigstens stark abgeschwächt ist. Dieses Resultat scheint seinen Grund darin zu haben, daß der an den Anoden frei gewordene Sauerstoff entweder den durch das flüssige Glas angegriffenen Kohlenstoff dieser Anoden oder die Produkte dieses Angriffes, wie das Bor, das Silizium, die Boride und Silicide und andere Stoffe, welchen ein Abfärben könnte zugeschrieben werden, verbrennt.
• Die Bildung von S'02 oder BZ 03, welche das Freiwerden von Sauerstoff an der Anode begleitet, könnte den Durchgang des Stromes behindern, indem es zu der Erscheinung führt, die unter dem Namen Anodeneffekt bekannt ist und der Entwicklung von Sauerstoff ein Ende bereiten. Aber dieser Anodeneffekt ist unter normalen Bedingungen, wie sie die Erfindung voraussetzt, leicht zu verhindern, weil die zu einer Abfärbung Anlaß gebenden Kohlenelemente auf eine hohe Temperatur erwärmt sind. Die hohe Temperatur des Glases erleichtert nämlich die Auflösung der Kieselerde oder des Borsäureanhydrids im Glas und zerstört den Anodeneffekt. Andernteils ist es nicht nötig, einen elektrolytischen Strom großer Stärke wirken zu lassen, um eine Entfärbung des Glases zu erreichen, so daß die gebildete Menge von Kieselerde gering ist und sich leicht in dem sehr heißen Glase um die Elektrode herum auflöst.
• Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Ofens mit Graphitelektroden.
• Dieser Ofen besitzt zwei senkrechte durch den Ofenboden eingeführte Graphitelektroden 1 und 2 in der Schmelzzone und eine horizontale Graphitelektrode 3, die aus einem Stück oder aus zwei Teilen besteht, in der Läuterzone. Jede der Elektroden 1 und 2 ist mit je einer Phase einer Dreiphasenstromquelle und die horizontale Elektrode 3 mit der dritten Phase der Stromquelle verbunden.
• Außerdem sind aus einem mit Wasserzirkulation versehenen Eisenrohr 4 gebildete Kathoden vorgesehen. Diese sind am negativen Pol eines Stromerzeugers 5 für Elektrolyse angeschlossen, während die Graphitelektroden mit dessen positiven Pol verbunden sind. Um die von der Stromquelle für den Schmelzprozeß herkommenden Wechselströme abzuhalten, sind die Verbindungen des Stromerzeugers mit den Elektroden durch Drosselspulen 6 hergestellt, welche nur die Gleichströme durchlassen. Man kann übrigens, falls dieser Gleichstrom nicht allzu wichtig ist und wenn die drei Phasen nicht zu sehr unausgeglichen sind, diese Drosselspulen weglassen und den Sternpunkt des Sekundärkreises des Transformators benutzen, indem man diesen mit dein positiven Pol des Gleichstrom Stromerzeugers verbindet.
• Die Kathoden 4 müssen von Zeit zu Zeit zurückgezogen werden, um den Niederschlag von Silizium oder Bor zu entfernen, falls dieser Niederschlag sich nicht von selbst löst und bei der Berührung mit dem Gemenge oberflächlich zu brennen anfängt, um an den in der Schmelzmasse stattfindenden Reaktionen teilzunehmen.
• Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind alle Graphitelemente mit dem Stromerzeuger für die Elektrolyse verbunden und dienen als Anoden. In gewissen Fällen kann es genügen, nur einen Teil der Graphitelemente mit dem Stromerzeuger zu verbinden. Man kann auch die in den Ofenteilen mit geringerer Temperatur oder in den Teilen, in denen die Glasmasse sich nicht mit der für die Verarbeitung fertigen Masse mischt, gelegenen Graphitelementen außer Verbindung mit dem Stromerzeuger für die Elektrolyse lassen. In gleicher Weise kann man auch auf den Schutz derjenigen Elektroden verzichten, welche in der Nähe des noch nicht verglasten Gutes gelegen sind, denn das Schmelzen dieses Gutes scheidet oft oxydierende Elemente aus, welche genügen, um den im Glas zerstreuten Kohlenstoff zu neutralisieren.
• Unter solchen Bedingungen kann man die Verwendung von Hilfskathoden vermeiden und als Kathoden die Graphitelemente benutzen, welche nicht als Anoden dienen. Man kann auch als Kathoden gewisse Ofenteile benutzen, welche bei den sehr hohen Temperaturen stromleitend werden. Aber allgemein wird es oft vorteilhafter sein, die Kathode an den Punkt des Ofens zu verlegen, der dem Sternpunkt für den Stromkreis zwischen den Elektroden entspricht. Auf diese Weise verhindert man das Auftreten der Wechselspannung, welche sich in der Gleichstrommaschine zu bilden sucht.
• Der Hauptzweck der Erfindung ist, die Färbung des Glases zu vermeiden, welche durch die Zersetzung der Kohlenkörper verursacht wird, nämlich der Kohlenkörper, welche in das geschmolzene Glas tauchen und im allgemeinen Elektroden oder auch Widerstände sind, welche den Strom dem geschmolzenen Glas mitteilen.
• Die Erfindung erstreckte sich, wohl verstanden, jedoch auf alle Fälle, in welchen die Kohlenelemente in Berührung mit Glas von hoher Temperatur gelangen, wobei diese Elemente nicht notwendig stromführend sein müssen. Besonders betrifft die Erfindung den Fall, in welchem die Kohlenkörper in das Glas lediglich eingetaucht sind, um wegen ihrer großen Leitungsfähigkeit die Verteilung des elektrischen Stromes im Glas zwischen den Elektroden verändern zu können. Man kann sich damit begnügen, in das geschmolzene Glas einen nur eine teilweise Entfärbung bewirkenden elktrolytischen Strom einzuführen und die weitere Entfärbung durch physikalische oder chemische Mittel vornehmen, besonders durch die oxydierende Wirkung von Mitteln wie Zinkoxyd, schwefelsaures Barium, Natriumsulfat, Titanoxyd, usw., welche man der in das geschmolzene Glas eingeführten Gemenge beimischt.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Glaserzeugung im elektrischen Ofen mittels in das Glas eingetauchter Kohlenelektroden oder Widerstände, dadurch gekennzeichnet, @daß man in das Schmelzgut einen elektrischen Gleichstrom einleitet, welcher in der schmelzenden Masse eine teilweise Elektrolyse bewirkt, wobei man die Kohlenelemente, deren Abfärbung verhindert werden soll, als Anoden des elektrolytischen Stromes schaltet.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kohlenelemente, deren Abfärbewirkung man zu verhindern wünscht, an eine Gleichstromquelle, d. h., an den positiven Pol eines Stromerzeugers für Elektrolyse, dessen negativer Pol mit wenigstens. einer Hilfskathode verbunden ist, anschließt, wobei die Verbindung der Quelle des Gleichstromes mit den Kohlenelementen Tiber eine Drosselspule, welche die zur Erwärmung dienenden Wechselströme durchläßt, erfolgt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verbindung des Stromerzeugers mit den Kohlenelementen über den Sternpunkt des Sekundärstromkreises des Transformators herstellt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kathoden mit Wasserzirkulation versehene Eisenrohre benutzt werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil der Kohlenelemente als Anoden und wenigstens ein Teil der anderen Kohlenelemente als Kathoden verwendet werden.