DE1009768B

DE1009768B - Process for producing glass in an electric furnace

Info

Publication number: DE1009768B
Application number: DES15057D
Authority: DE
Inventors: Roger Emile Lambert
Original assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 1943-08-11
Filing date: 1944-05-06
Publication date: 1957-06-06

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.Method for producing glass in an electric furnace The invention relates to a method for producing glass in an electric furnace by means of immersion in the glass Carbon electrodes or resistors. In such furnaces the heat is generated either by the passage of the current generated in the glass mass between the electrodes or by the heat exchange through contact between the glass mass and the as Resistance serving carbon body causes.

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.In certain cases it was found that they were immersed in the glass Carbon bodies are attacked and rub off on the glass. One observes this phenomenon mainly when melting glass with a small expansion coefficient, which Contains boric acid, and found that the phenomenon can also occur when the carbon body acts only as a resistance, d. h, if there is no current flowing through it at all. It can be assumed that this attack of the electrodes chemical composition the glass mass and the particularly high temperature required to melt this type of glass is attributable.

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.The invention aims to completely or at least partially remove this coloration to prevent. It consists in the fact that through the liquid glass mass an electric Sends direct current, which causes a partial electrolysis of the glass mass, wherein those carbon elements are switched as the anode of this electrolytic current, whose properties, which rub off on the glass, are to be combated.

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.As a result of the generation of this electrolytic current, oxygen is precipitated on these anodes after the following reactions (in the case of silicoborates) 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, At the cathode, the released sodium acts on the liquid glass and separates either silicon or boron. It follows from this, as has been established, that the appearance of the discoloration has disappeared or at least greatly weakened. This result seems to be due to the fact that the oxygen released at the anodes is either the carbon of these anodes attacked by the liquid glass or the products of this attack, such as boron, silicon, borides and silicides and other substances Colouration could be attributed to burns.

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.The formation of S'02 or BZ 03, which causes the release of oxygen Accompanied at the anode, could obstruct the passage of the current by causing it to the phenomenon known as the anode effect and the development put an end to oxygen. But this anode effect is under normal conditions, as the invention assumes, easy to prevent, because that leads to discoloration Causing carbon elements are heated to a high temperature. The high temperature namely, the glass facilitates the dissolution of the silica or boric anhydride in the glass and destroys the anode effect. On the other hand, it is not necessary to have an electrolytic To let a current of great strength act in order to achieve a discoloration of the glass, so that the amount of silica formed is small and easily dispersed in that dissolves hot glass around the electrode.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Ofens mit Graphitelektroden.The drawing shows an embodiment of a furnace with graphite electrodes.

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.This oven has two vertical ones inserted through the oven floor Graphite electrodes 1 and 2 in the melting zone and a horizontal graphite electrode 3, which consists of one piece or two parts, in the refining zone. Each of the Electrodes 1 and 2 each have one phase of a three-phase power source and the horizontal electrode 3 is connected to the third phase of the power source.

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.They are also made of an iron pipe with water circulation 4 formed cathodes provided. These are at the negative pole of a power generator 5 connected for electrolysis, while the graphite electrodes are connected to its positive Pole are connected. To those coming from the power source for the melting process To keep alternating currents, are the connections of the power generator with the electrodes produced by choke coils 6, which only allow the direct currents to pass. Man can, by the way, if this direct current is not too important and if the three Phases are not too unbalanced, omit these reactors and the Use the neutral point of the secondary circuit of the transformer by connecting it to your positive pole of the direct current generator connects.

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.The cathodes 4 must be withdrawn from time to time to the Remove precipitate of silicon or boron in case this precipitate settles does not dissolve by itself and burns superficially on contact with the mixture begins to take part in the reactions taking place in the enamel.

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.According to the embodiment, all graphite elements are with the power generator connected for electrolysis and serve as anodes. In certain cases it can suffice to connect only part of the graphite elements with the power generator. You can also use those in the oven parts with lower temperature or in the parts in which the glass mass does not mix with the mass ready for processing, located graphite elements out of connection with the power generator for the electrolysis permit. In the same way, you can also do without the protection of those electrodes, which are located near the not yet glazed property, because the melting this good often excretes oxidizing elements, which are sufficient to remove that in the glass neutralize dispersed carbon.

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.In such conditions one can use auxiliary cathodes Avoid and use graphite elements as cathodes, which are not anodes to serve. Certain furnace parts can also be used as cathodes, which in the case of the very become conductive at high temperatures. But in general it often becomes more beneficial be to move the cathode to the point of the furnace that is the star point for the Circuit between the electrodes. This is the way to prevent that Occurrence of the alternating voltage, which build up in the direct current machine seeks.

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.The main purpose of the invention is to avoid staining the glass, which is caused by the decomposition of the coal bodies, namely the coal body, which dip into the molten glass and in general electrodes or else Resistances are those that transmit the current to the molten glass.

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.The invention extended, well understood, but in any event, in which the carbon elements come into contact with high temperature glass, these elements do not necessarily have to be live. Particularly concerns the invention the case in which the carbon body is only immersed in the glass are in order to distribute the electric current because of their great conductivity to be able to change between the electrodes in the glass. One can be content with in the molten glass an electrolytic which only partially decolorizes it Introduce electricity and further decolorization by physical or chemical Make agents, especially through the oxidizing effect of agents such as zinc oxide, barium sulphate, sodium sulphate, titanium oxide, etc., which one of the in the molten Glass mixed into the mixture.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Process for producing glass in an electric furnace by means of carbon electrodes or resistors immersed in the glass, characterized in, @ that one introduces an electrical direct current into the melt, which in the melting mass causes a partial electrolysis, whereby the carbon elements, whose discoloration is to be prevented, as anodes of the electrolytic current switches.

2. The method according to claim 1, characterized in that the carbon elements, the coloration of which one wishes to prevent, to a direct current source, d. H., to the positive pole of a generator for electrolysis, its negative pole with at least. an auxiliary cathode is connected, the connection the source of the direct current with the carbon elements tiber a choke coil, which lets through the alternating currents used for heating.

3. Procedure according to Claim 2, characterized in that the connection of the power generator with the carbon elements via the neutral point of the secondary circuit of the transformer manufactures.

4. The method according to claim 1, characterized in that the cathode iron pipes provided with water circulation can be used.

5. The method according to claim 1, characterized in that only part of the carbon elements as anodes and at least some of the other carbon elements can be used as cathodes.