DE69900107T2

DE69900107T2 - Verfahren und vorrichtung zum schmelzen und läutern von glasartigem material

Info

Publication number: DE69900107T2
Application number: DE69900107T
Authority: DE
Inventors: Anne Berthereau; Pierre Jeanvoine; Tanguy Massart
Original assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 1998-01-09
Filing date: 1999-01-08
Publication date: 2002-03-21
Anticipated expiration: 2019-01-09
Also published as: CN1240634C; RU2233806C2; CZ297579B6; US20030029197A1; CO5320609A1; PT966406E; DE69900107D1; KR100583752B1; US6739152B2; CA2283252C; PL335520A1; WO1999035099A1; CN1255906A; US7624595B2; KR20000075712A; CA2283252A1; BR9904797A; ES2158732T3; US20040206124A1; JP2001515453A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, durch welches Glasrohstoffe geschmolzen und geläutert werden, um Glasformgebungsanlagen kontinuierlich mit Glasschmelze zu versorgen.
Sie ist insbesondere auf Formgebungsanlagen für Flachglas wie Float- oder Walzglasanlagen, aber auch auf Formgebungsanlagen für Hohlglas wie Flaschen und Fläschchen und für Glasfasern wie Mineralwolle zur Wärme- bzw. Schalldämmung oder auch als Verstärkungsfasern bezeichnete textile Glasfasern gerichtet.
Viele Forschungsarbeiten sind diesen Verfahren gewidmet worden, die schematisch eine erste Schmelzstufe mit anschließender Läuterung umfassen, die vorgesehen ist, die Glasschmelze thermisch und chemisch zu konditionieren, wobei unschmelzbare Bestandteile, Blasen und sämtliche Ursachen für Fehler, die nach der Formgebung auftreten können, beseitigt werden.
So ist beispielsweise auf dem Gebiet des Schmelzens versucht worden, den Schmelzvorgang zu beschleunigen oder dessen energetischen Wirkungsgrad zu verbessern, So ist ein Verfahren zu nennen, das darin besteht, die Glasrohstoffe gleichmäßig und kontrolliert schnell zu erhitzen, indem ein intensiver mechanischer Rührvorgang durchgeführt wird, der es erlaubt, die noch festen Glasrohstoffe mit der bereits flüssiger Phase innig in Berührung zu bringen. Dieses Verfahren, in welchem im Allgemeinen elektrische Beheizungsmittel vom Typ von Tauchelektroden verwendet werden, ist in den Patenten FR 2 423 452, FR 2 281 902, FR 2 340 911 und FR 2 551 746 beschrieben.
Es ist ein weiterer Typ von Schmelzverfahren, beispielsweise diejenigen, die in den Patenten US 3 627 504, US 3 260 587 oder US 4 539 034 beschrieben sind, entwickelt worden, die darin bestehen, als Beheizungsmittel Tauchbrenner, d. h. mit Gas und Luft betriebene Brenner, zu verwenden, die im Allgemeinen so angeordnet sind, dass sie das Niveau der Sohle derart erreichen, dass sich die Flamme in der Masse der Glasrohstoffe bei deren Verflüssigung ausbreitet.
Ein anderes Schmelzverfahren ist im Patent DD-A-160 186 beschrieben, das darin besteht, als zusätzliche Beheizungsmittel Tauchbrenner zu verwenden, um den Schmelz- und/oder Läuterungsvorgang zu beschleunigen.
Im einen wie im anderen Fall liegt dafür aber, wenn tatsächlich eine sehr deutliche Verkürzung der Verweilzeit der Glasrohstoffe in der Schmelzkammer erreicht werden soll, um den Produktionsausstoß im Vergleich zu "herkömmlichen" Schmelzverfahren merklich zu erhöhen, die Glasschmelze in Form eines Schaums vor, der kompliziert zu läutern ist, wobei es insbesondere schwierig ist, dieselbe, speziell optische Qualität des fertigen Glases zu gewährleisten.
Auch auf dem Gebiet der Läuterung wurden Forschungen durchgeführt. So ist beispielsweise aus dem Patent EP 0 775 671 und dem Patent US 4 919 697 bekannt, wenigstens einen Teil des Läuterungsvorgangs unter Unterdruck durchzuführen, was es beispielsweise erlaubt, sehr sulfatarme Gläser mit hohem Redoxgrad zu erhalten. Jedoch wird durch eine solche Läuterung eine starke Blasenbildung verursacht, die schwierig zu kontrollieren und zu beseitigen sein kann.
Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Schmelz- und Läuterungsverfahren zu verbessern, und sie ist insbesondere darauf gerichtet, Anlagen zu verwenden, die beispielsweise kompakter und/oder flexibler zu betreiben sind und/oder einen höheren Produktionsausstoß haben, ohne dass diese industriellen Vorteile zu Lasten der Qualität des hergestellten Glases gingen.
Die Erfindung hat zunächst ein Verfahren zum Schmelzen und Läutern von Glasrohstoffen zum Gegenstand, das durch die Kombination zweier Merkmale gekennzeichnet ist,
- einerseits, dass die zum Schmelzen der Glasrohstoffe erforderliche Wärmeenergie ganz oder teilweise durch die Verbrennung von fossilem/fossilen Brennstoffen mit mindestens einem Brenngas bereitgestellt wird, wobei der/die Brennstoff/e/das/die Brenngase oder die bei diesem Verbrennungsvorgang entstehenden gasförmigen Produkte unter das Niveau der Masse der Glasrohstoffe eingeblasen werden, und
- andererseits, dass die Läuterung der Glasrohstoffe nach dem Schmelzvorgang mindestens eine Stufe des unter Unter-Druck- Setzens umfasst.
Dabei hat sich gezeigt, dass bei gemeinsamer Durchführung eines Schmelzvorgangs, der aus Gründen der Vereinfachung anschließend als "mit Tauchbrennern" bezeichnet wird, und der einer Läuterung unter Unterdruck ein industriell äußerst vorteilhafter Synergieeffekt entsteht.
Diese Kombination war jedoch weit davon entfernt, als Selbstverständlichkeit zu erscheinen, und man hätte erwarten können, dass alle nachfolgend im Einzelnen beschriebenen Vorteile nur um den Preis einer mittelmäßigen Glasqualität erhalten werden würden, was nicht der Fall war. Wenn auch das Prinzip einer Läuterung unter Unterdruck im Großen und Ganzen bekannt war, war es aber schwierig anzuwenden, und man war nicht sicher, denselben tolerierbaren Restgehalt an Bläschen und unschmelzbaren Bestandteilen wie bei einer herkömmlichen Läuterung zu erhalten. Jedoch wird erfindungsgemäß diese ganz spezielle Läuterung angewendet, indem ein Größenparameter verändert wird, nämlich anstatt die Läuterungszone mit zu läuternder "herkömmlicher" Glasschmelze zu versorgen, wird hier ein Glas, das durch Schmelzen durch Tauchbrenner erhalten worden ist, d. h. ein Glas mit Eigenschaften, die in dem Sinne ganz speziell sind, dass es mit einer relativ niedrigen Dichte im Vergleich zu derjenigen eines Standardglases insgesamt blasig ist, zugeführt. Nichts ließ vermuten, dass ein relativ blasiges Ausgangsglas unter Unterdruck geläutert werden könnte.
Überraschenderweise hat sich das als möglich erwiesen, da festgestellt wurde, dass dieses blasige Glas, das nach einem Schmelzvorgang mit Tauchbrennern entsteht, ebenfalls das Charakteristikum aufwies, dass es nur die extrem wenigen Sulfate enthielt, die man gegebenenfalls zu Beginn vorfindet. Es finden sich im Allgemeinen weniger als 600, selbst weniger als 200 oder weniger als 100 ppm und sogar weniger als 50 ppm Sulfat, gewichtsmäßig angegeben als SO&sub3;, in dem Glas, das die Schmelzkammer verläßt, und das, ohne dass der Sulfatgehalt, der üblicherweise in den verwendeten Rohstoffen unvermeidlicherweise enthalten ist, eingestellt und verringert werden muss und sogar, wenn den Glasrohstoffen gewollt Sulfate zugesetzt worden sind. Dieser niedrige Sulfatgehalt erlaubt es, unter Unterdruck problemlos effizient zu läutern. Im gegenteiligen Fall würde ein hoher oder einfach normaler Sulfatgehalt in der zu läuternden Glasschmelze bei der Läuterung unter Unterdruck durch Desulfatierung eine sehr starke Ausdehnung der Rauhschmelze bewirken, die schwierig zu kontrollieren und zu beherrschen wäre. Diese Fast-Abwesenheit des Sulfats in der Glasschmelze nach der Schmelzkammer kann insbesondere durch den Partialdrucks des Wassers erklärt werden, das sich durch die Verbrennung mit Brennern bildet, die in die Glasrohstoffe eintauchen. Dabei ist festzustellen, dass eine desulfatierte Glasschmelze weniger Probleme mit flüchtigen Verbindungen, weniger Gefahren der Zinnsulfidbildung und damit schließlich weniger Gefahren von Zinnfehlern in der Glasscheibe verursacht.
Dadurch wird bei reduzierten Gläsern die Menge an Sulfiden, insbesondere an Eisensulfiden, die unerwünschte gelb/gelbbraune Restfärbungen verleihen, oder an Nickelsulfideinschlüssen, die ein Zerbrechen des Glases bei Wärmebehandlungen wie dem Vorspannen verursachen können, verringert (und sogar ganz entfernt).
Weiterhin ist ein anderes sehr vorteilhaftes Charakteristikum der Glasschmelze nach der erfindungsgemäßen Schmelzkammer festzustellen: Da sie in Form einer Art Schaum vorliegt, der zu läutern ist, kann die Größe der Blasen, die sie enthält, gesteuert werden, und insbesondere können in bestimmten Fällen die kleinsten Blasen, d. h. diejenigen mit einem Durchmesser von weniger als etwa 200 um, praktisch alle entfernt werden, indem mit dieser Glasschmelze vor der eigentlichen Läuterung, die auf das Schmelzen folgt, während des Schmelzvorgangs eine Art "Mikroläuterung" durchgeführt wird, welche die Koaleszenz der Blasen, das Verschwinden der kleineren Blasen zugunsten der größeren, erleichtert, und welche durch die Zugabe von Läuterungsmitteln vom Typ Koks oder Sulfate zu den Glasrohstoffen begünstigt wird. Außerdem ist im Allgemeiner der Restgehalt dieser Glasschmelze an unschmelzbaren Bestandteilen nach der Schmelzkammer besonders niedrig, was auch hier wieder, wie die Größe der Bläschen, die Durchführung des Läuterns nach dem Schmelzen erleichtert.
Damit ist es erfindungsgemäß möglich, vor dem Läuterungsvorgang sehr sulfatarme Glasschmelzen zu erhalten, die somit nach dem Läutern wenigstens genauso arm, wenn nicht sogar noch ärmer an Sulfat sind, und dies, ohne die Glasrohstoffe zu reinigen/auszuwählen zu müssen, damit sie sulfatarm sind. Im Gegenteil, man kann sogar zu Beginn Sulfat zusetzen, was vollkommen überraschend und vorteilhaft ist.
Ein vorteilhafter Effekt, der durch die erfindungsgemäße Kombination erreicht wird, betrifft die Energiekosten des Verfahrens, da es das Schmelzen durch Tauchbrenner erlaubt, nicht auf das Elektroschmelzen durch Tauchelektroden zurückgreifen zu müssen, dessen Kosten je nach Land ganz beträchtlich sein können. Des Weiteren, und das ist der wichtigste Punkt, bewirkt das Schmelzen durch Tauchbrenner einen konvektiven Rührvorgang in den Glasrohstoffen bei deren Verflüssigung, wie im folgen im Einzelnen ausgeführt wird. Diese sehr starke Vermischung der noch nicht verflüssigten Stoffe mit den bereits geschmolzenen Stoffen ist äußerst wirkungsvoll und erlaubt es, eine Schmelze aus Glasrohstoffen mit gleicher chemischer Zusammensetzung bei einer weniger hohen Temperatur und/oder viel schneller als mit herkömmlichen Beheizungsmitteln zu erhalten. Auch ermöglicht es eine Läuterung unter Unterdruck, die Glasschmelze bei einer weniger hohen Temperatur und viel schneller zu läutern. Indem der Druck bei der Läuterung gesenkt wird, wird eine Zunahme des Molvolumens der Gase, die in den schmelzenden Glasrohstoffen vorhanden sind, und damit eine Vergrößerung des Volumens der Bläschen, die sie enthalten, und in der Folge eine Erhöhung ihrer Aufstiegsgeschwindigkeit an die Oberfläche der Schmelze und ihre Ableitung bewirkt.
Indem unter Unterdruck geläutert wird, kann man es sich leisten, bei niedrigeren Temperaturen als in herkömmlichen Läuterungsvorgängen, nämlich genau bei den nicht so hohen Temperaturen, die beim Schmelzverfahren mit Tauchbrennern angewendet werden, zu arbeiten.
Die Temperaturen, die beim erfindungsgemäßen Schmelzen und Läutern gleichzeitig vorgefunden werden, sind daher vollkommen miteinander vereinbar und aneinander angepaßt und insgesamt weniger hoch als in üblichen Verfahren, was ökonomisch sehr interessant ist, einfach, was die Energiekosten betrifft, aber auch wegen der Auswahl der Feuerfestmaterialien, die beim Bau der Anlagen eingesetzt werden und weniger heiß auch langsamer korrodieren.
Die Verweilzeiten in der Schmelz- und in der Läuterungszone sind ebenfalls sehr verkürzt und miteinander vereinbar, was für die Produktivität, den Ausstoß der Anlage als Ganzes, selbstverständlich sehr positiv ist. Parallel wird es erfindungsgemäß möglich, sehr kompakte Anlagen zu bauen, da es das Schmelzen mit Tauchbrennern auf Grund der sehr starken Durchmischung, die es bewirkt, erlaubt, die Größe der Schmelzkammer beträchtlich zu verkleinern. Die Läuterung unter Unterdruck hat dieselben Auswirkungen auf die Größe des/der Abteils/Abteile, in welchem welchen dieser Vorgang stattfindet; deshalb kann die Anlage insgesamt sehr kompakt sein, mit deutlichen Vorteilen, was beispielsweise Baukosten, Vereinfachung des Betriebs und Verschleißminderung der Baumaterialien betrifft.
Was den Schmelzvorgang betrifft, so kann das gewählte Brenngas erfindungsgemäß auf der Basis von Luft, von mit Sauerstoff angereicherter Luft oder sogar von im Wesentlichen Sauerstoff sein. Eine hohe Sauerstoffkonzentration im Brenngas ist aus verschiedenen Gründen vorteilhaft; das Abgasvolumen wird verringert, was energetisch günstig ist und die Gefahr einer übermäßigen Fluidisierung der Glasrohstoffe, durch welche Spritzer auf die Überbauten und Decken der Schmelzkammer gelangen können, beseitigt. Außerdem sind die erhaltenen "Flammen" kürzer und strömen weniger aus, was eine schnellere Energieübertragung auf die Glasrohstoffe und zusätzlich, falls gewünscht, eine Verringerung der Tiefe des "Bades" aus den Glasrohstoffen während der Verflüssigung ermöglicht. Es ist hier von "Flammen" die Rede, doch sind diese nicht zwangsläufig Flammen im üblichen Wortsinn. Man kann allgemeiner, wie im Folgenden der Beschreibung, von "Verbrennungsvorgängen" sprechen. Des Weiteren wird so eine mögliche Emission schädlicher NOX-Gase auf ein Minimum gesenkt.
Was nun die Auswahl des Brennstoffs betrifft, so kann dieser ein gegebenenfalls gasförmiger fossiler Brennstoff wie Erdgas, Propangas und Heizöl bzw. ein beliebiger anderer kohlenwasserstoffförmiger Brennstoff sein. Es kann sich auch um Wasserstoff handeln. Das erfindungsgemäße Schmelzverfahren mit Tauchbrennern ist dann ein vorteilhaftes Mittel für die Verwendung von sonst bei nicht eintauchenden luftbetriebenen Brennern schwierig einsetzbarem Wasserstoff, den gering ausströmenden Charakter der Flammen, die bei der Verbrennung von H&sub2; mit O&sub2; entstehen, vorausgesetzt.
Die Kombination der Verwendung von Sauerstoff als Brenngas und von Wasserstoff als Brennstoff beim Schmelzen mit Tauchbrennern ist ein gutes Mittel, um für eine effiziente Wärmeübertragung von den Brennern auf das im Schmelzen begriffene Glas zu sorgen, was darüber hinaus zu einem völlig sauberen Verfahren führt, d. h. bei welchem weder Stickoxide, NOX, noch Treibhausgase wie COx außer denen, die sich bei der Entkohlung der Glasrohstoffe bilden können, emittiert werden.
Vorteilhafterweise findet der Schmelzvorgang erfindungsgemäß in mindestens einer Schmelzkammer statt, die mit Brennern ausgerüstet ist, die derart angeordnet sind, dass ihr Brennvorgang oder ihre Verbrennungsgase sich während des Schmelzens in der Masse der Glasrohstoffe entwickelt/entwickeln. So können sie durch Seitenwände und Sohle geführt und/oder oben aufgehängt werden, indem sie an der Decke oder einem geeigneten Überbau befestigt werden. Die Brenner können derart sein, dass ihre Gaszuleitungen mit der Wand, durch die sie führen, abschließen. Es kann auch bevorzugt sein, diese Leitungen wenigstens teilweise in die Masse der Glasrohstoffe hineinreichen zu lassen, so dass eine zu große Nähe der Flammen zu den Wänden und damit vorzeitiger Verschleiß der Feuerfestmaterialien vermieden wird. Man kann sich auch dafür entscheiden, nur die Verbrennungsgase einzuleiten, wobei dann der Verbrennungsvorgang außerhalb der eigentlichen Schmelzkammer stattfindet.
Wie weiter oben erwähnt, hat es sich gezeigt, dass diese Art der Beheizung eine intensive Durchmischung der Glasrohstoffe durch Konvektion bewirkt, wobei sich auf beiden Seiten der Verbrennungsvorgänge, "Flammen" oder Verbrennungsgasströme zirkulierende Konvektionsströme bilden, durch welche ständig geschmolzene und noch nicht geschmolzene Stoffe sehr effizient miteinander vermischt werden. Man findet so die sehr günstigen Eigenschaften einer "gerührten" Schmelze vor, ohne auf mechanische Rührmittel zurückgreifen zu müssen, die wenig zuverlässig und/oder für schnellen Verschleiß anfällig sind. Vorzugsweise wird die Höhe der Masse der Glasrohstoffe in der Schmelzkammer sowie die, bei welcher sich die Verbrennungsvorgänge oder Verbrennungsgase entwickeln, geregelt, damit diese Verbrennungsvorgänge/Gase in der Masse der Glasrohstoffe verbleiben, wobei das Ziel darin besteht, die zirkulierenden Konvektionsströme sich so in dem Material während dessen Verflüssigung bilden zu lassen.
Ganz allgemein erlaubt es dieser Typ eines Schmelzvorgangs, die Emissionen von Staub und gasförmigem NOX aus der Schmelzkammer beträchtlich zu verringern, da der Wärmeaustausch sehr schnell vonstatten geht, wodurch Temperaturspitzen vermieden werden, die in der Lage sind, die Entstehung dieser Gase zu begünstigen. Auch die Emission von gasförmigem COx wird stark gesenkt.
Wahlweise kann vorgesehen werden, dem Schmelzvorgang eine Stufe der Vorerwärmung der Glasrohstoffe auf eine Temperatur, die deutlich niedriger als die zu deren Verflüssigung erforderliche ist, beispielsweise auf höchstens 900ºC, vorausgehen zu lassen. Zur Realisierung dieser Vorerwärmung kann vorteilhafterweise die Wärmeenergie aus den Abgasen zurückgewonnen werden. Indem diesen die Wärme entzogen wird, kann der spezifische Energiebedarf der Anlage insgesamt gesenkt werden.
Die Glasrohstoffe können die eigentlichen Rohstoffe, aber auch Glasbruch und selbst Abfälle, die zu Glas umgeschmolzen werden sollen, umfassen. Sie können auch brennbare (organische) Bestandteile umfassen; so können beispielsweise mit Bindemittel überzogene Mineralfasern (wie diejenigen, die zur Wärme- bzw. Schalldämmung oder diejenigen, die zur Verstärkung von Kunststoffen verwendet werden), Verbundverglasungen mit Folien aus Kunststoff vom Typ Polyvinylbutyral wie Frontscheiben oder alle beliebigen Arten von Verbundmaterial, in welchen Glas und Kunststoffe miteinander vereinigt sind, wie bestimmte Flaschen, wiederverwertet werden. Man kann auch Verbundmaterialien aus Glas/Metall oder Glas/Metallverbindungen wie Funktionsverglasungen mit metallhaltigen Beschichtungen wiederverwerten, die bisher schwierig zu rezirkulieren waren, da die Gefahr einer fortschreitenden Anreicherung der Schmelzkammer mit Metallen bestand, die sich auf der Oberfläche der Sohle ansammeln. Die durch den erfindungsgemäßen Schmelzvorgang erzwungene Durchmischung ermöglicht es jedoch, dieses Absetzen zu verhindern und so beispielsweise Gläser wiederzuverwerten, die mit Emailschichten und Schichten aus Metall und/oder verschiedenen Anschlußelementen beschichtet sind.
Die Erfindung hat auch die Wiederverwertung all dieser glashaltigen Verbundelemente durch Schmelzen mit in einen Glasschmelzofen eintauchenden Brennern zum Gegenstand. Insbesondere können Schmelzöfen mit Tauchbrennern vorgesehen werden, deren wesentliche Aufgabe die Erzeugung von Glasklumpen aus den verschiedenen wiederzuverwertenden Materialien ist, wobei dieser spezielle Glasbruch anschließend, gegebenenfalls vermengt mit normalem Glasbruch, als Rohstoff für herkömmliche Glasschmelzöfen dienen kann.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen werden, die Glasrohstoffe während des Schmelzens ganz oder teilweise unterhalb des Niveaus der Masse der Glasrohstoffe in die Schmelzkammer einzulegen. Dabei kann ein Teil dieser Rohstoffe auf die übliche Weise oberhalb der Masse während ihrer Verflüssigung und der Rest unterhalb, beispielsweise durch Zuführungsmittel wie eine Endlosschnecke, zugeführt werden. So können die Rohstoffe während der Verflüssigung an einer einzigen Stelle oder an verschiedenen in den Wänden der Schmelzkammer verteilten Stellen direkt in die Masse eingelegt werden. Ein solches direktes Einlegen in die Rohstoffmasse während ihrer Verflüssigung (anschließend als Glasschmelze bezeichnet) ist aus mehr als einem Grund vorteilhaft: Zunächst wird die Gefahr des Hinausschleuderns von Rohstoffen aus der Glasschmelze beträchtlich verringert und damit die vom Schmelzofen emittierte Menge an festen Stäuben auf ein Minimum gesenkt. Zweitens erlaubt es, vor dem Abfließen in die Läuterungszone die Mindestverweilzeit der Rohstoffe besser zu steuern und diese selektiv dort zuzuführen, wo die konvektive Durchmischung entsprechend der Anordnung der Tauchbrenner am stärksten ist. Dieser Zuführungspunkte in die Glasschmelze kann/können sich so in der Nähe der Oberfläche oder tiefer in der Glasschmelze, beispielsweise auf einer Höhe der Glasschmelze von 1/5 bis 4/5 der Gesamttiefe der Glasschmelze, ausgehend vom Niveau der Sohle, oder auch von 1/3 bis 2/3 dieser Tiefe befinden.
Es war zu entnehmen, dass das erfindungsgemäße Verfahren es erlaubt, Kunststoffe in Form ganz spezieller Verbunde mit Glas wiederzuverwerten, wobei sie einen Teil des Brennstoffs bilden. Weiterhin ist es möglich und vorteilhaft, den für den Schmelzvorgang mit Tauchbrennern erforderlichen Brennstoff ganz oder teilweise in Form von festem Brennstoff (organische Materialien wie Polymere und Kohle) oder auch von flüssigem Brennstoff zuzuführen, wobei diese Brennstoffe die (insbesondere fossilen) flüssigen oder gasförmigen Brennstoffe, mit denen die Brenner versorgt werden, wenigstens teilweise ersetzen können. Ganz allgemein schließt die Bezeichnung "Glasrohstoffe" oder "Rohstoffe", die in diesem Text benutzt wird, die Stoffe, welche für die Herstellung einer Glasmatrix (oder Keramik- bzw. Glaskeramikmatrix) erforderlich sind, aber auch alle Hilfsstoffe (beispielsweise Läuterungsmittel), alle eventuellen flüssigen oder festen Brennstoffe (beispielsweise Kunststoffmaterialien, die gegebenenfalls im Verbund vorliegen können, organische Materialien und Kohle) und alle Arten von Glasbruch ein.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit einem hohen Anteil an Glasbruch arbeiten.
Wie weiter oben erwähnt, wird somit der erfindungsgemäße Läuterungsvorgang mit geschmolzenen Glasrohstoffen vom Typ Glas im Schaumzustand durchgeführt. Typischerweise hat diese Rohschmelze ein spezifisches Gewicht von beispielsweise etwa 1 bis 2, d. h. eine Dichte von 1 bis 2 g/cm³ (zu vergleichen mit einem spezifischem Gewicht von etwa 2,4 für nicht blasiges Glas), vorzugsweise einen Sulfatgehalt von höchstens 600 oder sogar höchstens 100 ppm Gewicht, angegeben als SO&sub3;, und eine Mehrzahl der Bläschen mit einem Durchmesser von mindestens 200 um. Ihre Dichte kann so 0,5 bis 2 g/cm³ und insbesondere 1 bis 2 g/cm³ betragen.
Um die Leistungsfähigkeit der Läuterung zu verbessern, werden den Glasrohstoffen vorzugsweise verschiedene Läuterungsmittel zugegeben, wobei der Zweck insbesondere darin besteht, Bläschen mit einem Durchmesser von weniger als 200 um bereits ab dem Stadium der Schmelze, wie weiter oben erläutert, aus dem Glas zu entfernen. Dabei kann es sich um reduzierende Läuterungsmittel wie Koks (der es auch ermöglicht, die Redoxzahl des Glases einzustellen) handeln. In diesem Fall ist es vorteilhaft, sich für ein Kokspulver mit einer mittleren Korngröße von unter 200 um zu entscheiden. Es kann sich auch um Sulfate handeln. Die Läuterung unter Unterdruck bewirkt ein Wachstum der Bläschen, wobei das Ziel darin besteht, dieses Wachstum schnell vor sich gehen zu lassen und die Bläschen auszuleiten und an der Oberfläche der Glasschmelze einfach zerplatzen zu lassen. Andere Läuterungsmittel sind in der Stufe der eigentlichen Läuterung nach der des Schmelzens viel effektiver. Sie ermöglichen insbesondere die Destabilisierung des Schaums; dabei handelt es sich beispielsweise um Fluor oder fluorhaltige bzw. chlorhaltige Verbindungen, allgemeiner um Halogenide, oder auch um Nitrate wie NaNO&sub3;; das Fluor (Halogen) läßt die Viskosität der Glasschmelze sinken, wodurch es das Abfließen der Filme erleichtert, die sich zwischen den Bläschen bilden, was das Zusammensinken des Schaums begünstigt. Es erniedrigt auch die Oberflächenspannung der Glasschmelze.
Ein weiterer Faktor, der die Art und Weise beeinflusst, in welcher sich das Wachstum der Bläschen bei der Läuterung unter Unterdruck vollzieht, ist der Charakter der Gase über der Glasschmelze. Selbstverständlich kann man einfach einen Partialdruck von Luft wählen. Man kann sich auch dafür entscheiden, die Atmosphäre mit einem Inertgas wie Stickstoff anzureichern oder sogar einen Partialdruck nur aus einem Inertgas wie Stickstoff wählen. Dabei hat es sich gezeigt, dass ein Restdruck von einem Inertgas wie Stickstoff beim Läutern für das Zerplatzen der Bläschen an der Oberfläche günstig ist. Denn es ist die zu hohe Konzentration an oxidierendem Gas wie O&sub2;, die nachteiligerweise zur Verlangsamung dieses Zerplatzens führt.
Vorteilhafterweise beträgt der Unterdruck, bei welchem wenigstens ein Teil der Läuterung erfolgt, weniger als oder gleich 0,5 Atmosphäre (0,5·10&sup5; Pa) und insbesondere etwa 0,3 bis 0,01 Atmosphäre (etwa 3·10&sup4; bis 0,1·10³ Pa).
Vorteilhafterweise ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, das Schmelzen und/oder Läutern bei Temperaturen, die 1 400ºC nicht übersteigen, insbesondere bei höchstens 1 380 ºC oder 1 350ºC, durchzuführen.
Die erfindungsgemäße Läuterung kann entsprechend einer ersten Abwandlung nach der Schmelzkammer in wenigstens einem statischen (bei Betrieb unbeweglichen) Abteil, wovon mindestens eine Zone unter Unterdruck gesetzt ist, erfolgen.
In einer zweiten Abwandlung wird die Läuterung ebenfalls nach der Schmelzkammer durchgeführt, aber in einem Abteil, das gedreht werden kann, um für eine Läuterung durch Zentrifugieren zu sorgen, wobei mindestens eine Zone dieses Abteils, insbesondere die hinterste, unter Unterdruck gesetzt worden ist.
Die dritte Abwandlung besteht in der Kombination der ersten beiden Abwandlungen, insbesondere, indem für die Läuterung ein statisches erstes Abteil mit einer Unterdruck-Zone und anschließend ein drehbares zweites Abteil verwendet wird, das ebenfalls eine Unterdruck-Zone, deren Druck vorzugsweise niedriger als im statischen Abteil ist, enthält.
Entsprechend einer Ausführungsform ist im erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, den Schmelzfluss aus Glasrohstoffen zwischen Schmelz- und Läuterungsstufe oder zu Beginn der Läuterungsstufe durch mindestens ein Strahlteilungsmittel zu behandeln. Dieses Mittel, beispielsweise ein mit Öffnungen durchbohrtes Element, durch das der Schmelzfluss zwangsweise fließt, erlaubt es, diesen Fluss zu einer großen Anzahl von Strahlen mit kleinem Durchmesser zu vereinzeln. Dabei wird die Größe der Öffnungen vorteilhafterweise derart gewählt, dass sie in der Nähe der Größe der Bläschen liegt, die entfernt werden sollen. So wird der Unterdruck, wenn das Strahlteilungsmittel unmittelbar nach der Unterdruck-Zone des Läuterungsabteils angeordnet ist, sehr schnell auf die Strahlen wirken, die vom Strahlteilungsmittel erzeugt werden, und, selbst bei hohen Durchsätzen des Glasschmelzflusses, eine schnelle Läuterung ermöglichen. Die Zufuhr von zu läuternder Glasschmelze zum Läuterungsabteil kann so in gewisser Weise analog zu derjenigen sein, die bei einer Spinndüse erhalten würde, die in einen Unterdruckbehälter mündet.
(Erfindungsgemäß beziehen sich die Bezeichnungen "hinten" und "nach" auf die Fließrichtung der Glasschmelze in der Anlage ab dem Einlegen der Glasrohstoffe in die Schmelzkammer bis zum Abziehen der geläuterten Glasschmelze.)
Das erfindungsgemäße Schmelz-Läuterungs-Verfahren erlaubt die Herstellung von Gläsern mit sehr verschiedenen Zusammensetzungen und Eigenschaften. Auf Grund seiner geringen Trägheit ermöglicht es weiterhin, von einer Zusammensetzung zur nächsten mit sehr kurzen Zwischenzeiten überzugehen.
Es erlaubt so die Herstellung relativ reduzierter Gläser, die insbesondere eine Redoxzahl von über oder gleich 0,3 aufweisen. (Die Redoxzahl wird definiert als das Verhältnis des Gehalts an Eisen(II)-oxid, FeO, in Gewichtsprozent zum Gewichtsgehalt an Gesamteisen der Zusammensetzung, ausgedrückt in Form von Fe&sub2;O&sub3;.)
Es erlaubt darüber hinaus die Herstellung von Gläsern, die einen hohen SiO&sub2;-Anteil haben, beispielsweise von mindestens 72 oder sogar mindestens 75 Gew.-%, Gläser, die im Allgemeinen schwierig zu erschmelzen, aber interessant sind, insbesondere, was die Rohstoffkosten betrifft, wegen ihrer geringen Dichte, und weil sie eine sehr gute Verträglichkeit mit Kunststoffen besitzen. Es erlaubt auch die Herstellung von recht speziellen Gläsern mit einem hohen Anteil an Erdalkalioxid, beispielsweise mindestens 18 Gew.-% CaO enthaltend, die daher in herkömmlichen Schmelzverfahren, deren Temperaturen höher als in der Erfindung liegen, recht korrosiv sind, sowie von Gläsern mit einem niedrigen Natriumoxidanteil von beispielsweise höchstens 11 Gew.-% oder mit einem sehr niedrigen Sulfatgehalt von beispielsweise höchstens 100 ppm. Eisenhaltige Gläser mit einer hohen Redoxzahl, aber einem niedrigen Sulfatgehalt erlauben auch die Herstellung von Gläsern mit einer Restfärbung im blauen Bereich, die besonders schön und beispielsweise bei Flachgläsern für Kraftfahrzeuge und Gebäude erwünscht ist. Man kann so sehr selektive Sonnenschutzgläser erhalten, auf denen Sonnenschutzschichten, beispielsweise vom Typ TiN, die insbesondere in den Patenten EP 0 638 527 und EP 0 511 901 beschrieben sind, aufgebracht werden können, um ihre thermischen Eigenschaften weiter zu verbessern.
Die Erfindung hat auch eine Vorrichtung zum Schmelzen und Läutern zum Gegenstand, die insbesondere an die Durchführung des weiter oben beschriebenen Verfahrens angepasst ist und
- mindestens eine Schmelzkammer, die mit Brennern ausgerüstet ist, die mit fossilem/fossilen Brennstoffen vom Typ (natürliches)Gas und Brenngasen vom Typ Luft oder Sauerstoff versorgt werden, wobei die Brenner derart angeordnet sind, dass sie diese Gase oder die bei der Verbrennung entstehenden Gase unter dem Niveau der Masse der Glasrohstoffe einblasen, die der Schmelzkammer zugeführt werden, und
- mindestens ein Läuterungsabteil, das sich nach der Schmelzkammer befindet und mindestens eine Zone enthält, die unter Unterdruck gesetzt werden kann,
umfasst.
Vorteilhafterweise kann, wie weiter oben erwähnt, die Schmelzkammer mit mindestens einem Mittel für die Zufuhr von Glasrohstoffen unterhalb des Niveaus der Glasschmelze, insbesondere mit mindestens zwei, und vorzugsweise in Form von (einer) Öffnungen in den Wänden, die mit einem Zufuhrmittel wie einer Endlosschnecke verbunden ist/sind, ausgerüstet sein. Dadurch wird die Gefahr einer Staubentwicklung minimiert, wobei gegebenenfalls auch eine Zufuhr über der Glasschmelze für die Glasrohstoffe wie Siliciumdioxid vorgesehen werden kann, die vorerhitzt werden können, ohne dass das Risiko einer Agglomerierung besteht.
Unabhängig von dem Läuterungsvorgang erstreckt sich die Erfindung auch auf Verbesserungen der Konstruktion, welche die Wände der Schmelzkammer betreffen, die vorgesehen sind, mit der Glasschmelze in Kontakt zu kommen. Dabei sind mehrere Varianten möglich. In manchen Fällen können einfach bekannte Feuerfestmaterialien auf Oxidbasis wie Aluminiumoxid, Zirconiumdioxid und Chromoxid und als AZS (auf der Basis von Aluminiumoxid, Zirconiumdioxid und Siliciumdioxid) bezeichnete Feuerfestmaterialien eingesetzt werden. Im Allgemeinen ist es bevorzugt, sie mit einem System zur Kühlung durch Umlauf eines Fluids wie Wasser ("water-jacket" bzw. Wasserkühlmantel) zu verbinden. Dabei kann vorgesehen werden, den Wasserkühlmantel an der Außenseite anzuordnen, wobei sich dann die Feuerfestmaterialien bzw. Die Innenseite im direkten Kontakt mit der Glasschmelze befinden/befindet. Die Funktion des Wasserkühlmantels besteht dann darin, einen weniger heißen Glasstrom in der Nähe der Feuerfestmaterialien zu erzeugen, die in diesem Zusammenhang besonders beansprucht werden, da die von den Tauchbrennern erzeugte Glasschmelze starke Konvektionsströme gegen die Wände verursacht.
Eine weitere Variante besteht darin, in der Zone der Glasschmelze keine Feuerfestmaterialien, sondern nur den zuvor erläuterten Wasserkühlmantel einzusetzen.
Eine andere Variante besteht darin, Feuerfestmaterialien (gegebenenfalls verbunden mit einem Kühlsystem wie einem Wasserkühlmantel) einzusetzen und mit einer Auskleidung aus einem hoch feuerfesten Metall wie Molybdän (oder einer Mo-Legierung) zu verstärken. Die Auskleidung kann vorteilhafterweise in einem Abstand (beispielsweise 1 bis einige Millimeter) von den Wänden aus Feuerfestmaterialien gehalten werden und der Glasschmelze eine gegebenenfalls ununterbrochene Kontaktfläche (volle Mo-Platten, mit Öffnungen durchbohrte Mo- Platte/n) bieten. Diese Auskleidung hat die Aufgabe, eine direkte Konvektion der Glasschmelze an den Feuerfestmaterialien mechanisch zu verhindern, indem sie eine beruhigte Glasschicht entlang der Feuerfestmaterialien erzeugt oder durch sie sogar der Kontakt der Glasschmelze mit diesen ganz unterbleibt.
In der Schmelzkammer sind die Tauchbrenner vorzugsweise ganz oder teilweise so konstruiert, dass sie in die Glasschmelze ein Fluid einleiten können, das nicht am Verbrennungsvorgang teilnimmt, indem es (zeitweise) das Brenngas und/oder den Brennstoff ersetzt. Das Fluid kann ein Inertgas wie N&sub2; oder ein Kühlfluid wie flüssiges Wasser, das sofort in der Glasschmelze verdampft, sein. Der Vorgang, dass so die Verbrennung vorübergehend unterbrochen wird, wobei durch den Brenner weiterhin ein Fluid eingeleitet wird, hat im Allgemeinen zwei Ziele: Entweder soll die Arbeit des Brenners und allgemeiner beispielsweise der Schmelzkammer als Ganzes unterbrochen werden, so ermöglicht das Einblasen eines Inertgases wie 2%, die Schmelzkammer bei den Brennern sicher zu machen, oder der Brenner soll gegen einen anderen ausgetauscht werden, während die anderen Brenner arbeiten, weshalb die Glasschmelze weiterhin vorhanden ist. In letzterem Fall ermöglicht es, wie im folgenden erläutert wird, ein geeignetes Einleiten von Wasser in den Brenner, die Glasschmelze über dem Brenner vorübergehend erstarren zu lassen, indem eine Art "Glocke" gebildet wird, wodurch ein Zeitraum entsteht, der ausreicht, den Austausch durchzuführen, ohne dass sich der Brenner mit Glasschmelze füllt.
Wie weiter oben erwähnt, kann vorgesehen werden, die erfindungsgemäße Vorrichtung zwischen Schmelzkammer und Läuterungsabteil, insbesondere unmittelbar am Eingang des Läuterungsabteils oder in dessen hinterstem Teil, mit mindestens einem Strahlteilungsmittel zu versehen. Dabei kann es sich um ein Element handeln, das mit Öffnungen geeigneter Größe durchbohrt ist.
Weiterhin ist festzustellen, dass die Verwendung eines solchen Strahlteilungsmittels auch unabhängig von der angewendeten Art des Schmelzvorgangs vorgesehen werden kann, da ein solches Teilungsmittel es erlaubt, schneller, mit höheren Durchsätzen an Glasschmelze, zu läutern, unabhängig von der Art und Weise, auf welche die Glasschmelze, beispielsweise durch herkömmliche Mittel wie (nicht eingetauchte) luftbetriebene Brenner und/oder durch Elektroschmelzen mit Tauchelektroden, erhalten wurde.
Es kann auch interessant sein, es zu verwenden, selbst wenn die Läuterung bei Atmosphärendruck durchgeführt wird.
Es ist jedoch besonders interessant, es im Zusammenhang mit dem Schmelzen durch Tauchbrenner, das dazu führt, dass ein Schaum mit einem sehr hohen Anteil an Bläschen erzeugt wird, und/oder im Zusammenhang mit der Läuterung unter Unterdruck einzusetzen, da es dabei den schon besonders hohen Wirkungsgrad beträchtlich erhöht.
Gemäß einer weiter oben beschriebenen ersten Abwandlung ist das Läuterungsabteil statisch und schmal (d. h. seine Höhe ist deutlich größer als seine Abmessungen am Boden). Dieses Abteil enthält entsprechend einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform eine im Wesentlichen senkrechte innere Trennwand, die zusammen mit den Innenwänden des Abteils mindestens zwei Kanäle begrenzt. Dabei handelt es sich nacheinander um einen ersten Kanal, der den schmelzenden Glasrohstoffen einen aufsteigenden Weg aufzwingt, und anschließend um einen zweiten Kanal, der diesen Glasrohstoffen einen absteigenden Weg aufzwingt, wobei der erste Kanal vorzugsweise derjenige ist, der unter Unterdruck gesetzt wird. So wird für die zu läuternde Glasschmelze eine Art Siphon erzeugt. Dieses Abteil ist vorteilhafterweise mit Regelungs/Regulierungsmitteln für den Druckverlust der schmelzenden Glasrohstoffe am Eingang des Läuterungsabteils ausgerüstet. Weiterhin ist vorgesehen, die Höhe des Läuterungsabteils in Abhängigkeit von verschiedenen Kriterien, insbesondere abhängig von der Höhe des in der Unterdruckzone gewählten Unterdrucks, einzustellen.
Entsprechend einer zweiten Ausführungsform steht das erfindungsgemäß verwendete statische Läuterungsabteil senkrecht und enthält im oberen Teil Mittel für die Zufuhr der zu läuternden geschmolzenen Glasrohstoffe und im unteren Teil Mittel für das Abziehen der geläuterten Glasrohstoffe, wobei die Stoffe in diesem Abteil insgesamt einem absteigenden, hauptsächlich vertikalen Weg folgen. Seine Konstruktion kann beispielsweise die Lehren der Patente EP 0 2231 518, EP 0 253 188, EP 0 257 238 und EP 0 297 405 zum Vorbild haben.
Gemäß einer zweiten Abwandlung enthält das Läuterungsabteil mindestens einen Apparat, der gedreht werden kann, um die Läuterung durch Zentrifugieren sicherzustellen, wobei die Innenwände dieses Apparats im Wesentlichen die Form eines Hohlzylinders bilden, der wenigstens in seinem mittleren Teil vertikal ist. Vorteilhafterweise enthält der Apparat eine unter Unterdruck stehende obere Zone und eine bei Umgebungsdruck bleibende untere Zone, die voneinander durch eine oder mehrere mechanische Mittel wie mit Öffnungen durchbohrte Metallplatten getrennt sind.
Gemäß einer bevorzugten Gestaltung werden die geschmolzenen Glasrohstoffe durch ein statisches Zuführungsmittel wie einen Fließkanal in den oberen Teil des Apparats geleitet. Diese Zuführungsmittel können mindestens ein Unterdruckabteil enthalten, um die Versorgung des Apparats und/oder eine erste Läuterung zu ermöglichen.
Für die Verbindung des Endes dieses Kanals/dieser Zuführungsmittel mit dem Apparat sind Dichtungsmittel vom Typ "dynamische Dichtung" oder Drehverbindung vorzusehen, wie weiter unten in Einzelheiten ausgeführt wird. Der Apparat ist vorteilhafterweise mit Mitteln zum Abscheiden von festen Teilchen mit einer höheren Dichte als der der Glasschmelze versehen, die sich insbesondere in seiner unteren Zone befinden und die Form von Vertiefungen/Rinnen haben, die in seinen Innenwänden angebracht sind. Vorzugsweise wird die Umdrehungsgeschwindigkeit des Apparats zwischen 100 und 1 500 Umdrehungen pro Minute gewählt.
Der Apparat kann auch mit mechanischen Mitteln versehen sein, die unbeweglich sind oder seiner Drehung folgen und in der Lage sind, den Schaum zu scheren und ihn von oben nach unten in die untere Zone des Apparats zu bringen, von wo die geläuterte Glasschmelze abgezogen wird.
Diese Mittel haben insbesondere die Form durchbohrter Umlenkeinrichtungen oder von Flügeln, die in der oberen Zone des Apparats angeordnet sind.
Diese Art einer Zentrifugierläuterung mit Durchgang durch eine Unterdruckzone ist besonders wirkungsvoll. Dabei ermöglicht es der Unterdruck, vor der eigentlichen Läuterung durch Zentrifugieren für das größtmögliche Wachstum der Bläschen zu sorgen, die umso schneller aus dem Apparat verschwinden, je größer ihr Durchmesser ist. Der Unterdruck erlaubt es auch, den Restsulfatgehalt des erzeugten Glases weiter zu verringern. Dabei ist festzustellen, dass es mit einem desulfatierten Glas (diese Feststellung gilt auch für die erste Abwandlung, in welcher die Läuterung im statischen Abteil erfolgt) weniger Probleme mit flüchtigen Verbindungen im Floatbad gibt und die Gefahr der Zinnsulfidbildung und damit schließlich die Gefahr von Zinnfehlern in der Glasscheibe geringer ist.
Dadurch wird auch bei reduzierten Gläsern das Fehlen von Sulfiden, insbesondere von Eisensulfiden, die unerwünschte gelb/gelbbraune Restfärbungen verleihen, oder von Nickelsulfideinschlüssen, die ein Zerbrechen des Glases bei Wärmebehandlungen wie dem Vorspannen verursachen können, gewährleistet.
Die eine Unterdruckstufe enthaltende Zentrifugierläuterung ist besonders bei der Läuterung relativ blasiger Glasschmelze geeignet.
Die Erfindung wird anschließend an Hand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert, die durch folgende Figuren veranschaulicht werden, wobei
- Fig. 1 das Schema einer Schmelz/Läuterungs-Anlage, in welcher eine statische Läuterungsvorrichtung verwendet wird,
- Fig. 2 das Schema einer Schmelz/Läuterungs-Anlage, in welcher eine Vorrichtung zum Läutern durch Zentrifugieren verwendet wird,
- Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht einer Läuterungsvorrichtung der in Fig. 2 dargestellten Anlage,
- Fig. 4 eine vergrößerte schematische Ansicht des in der Vorrichtung von Fig. 2 verwendeten Strahlteilungsmittels und
- Fig. 5 einen schematischen Querschnitt durch einen Tauchbrenner, mit welchem die Schmelzkammer der Anlagen der Fig. 1 und 2 ausgerüstet ist,
zeigt.
Diese Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht und sind aus Gründen der Verdeutlichung äußerst vereinfacht.
Die anschließend beschriebenen Vorrichtungen sind zum Erschmelzen und Läutern von Glasschmelzen mit ganz verschiedener Zusammensetzung, hier von Glasschmelzen, mit denen eine Floatglasanlage für die Herstellung von Flachglas versorgt werden soll, geeignet. Diese Anwendung ist jedoch nur beispielhaft.
Abgesehen von selbstverständlich allen normalen Kalk-Natron- Silicatgläsern sind verschiedene Arten von Spezialgläsern, insbesondere diejenigen, die bisher als schwierig zu erschmelzen galten, für die Herstellung durch die erfindungsgemäßen Vorrichtungen besonders interessant:
- Gläser mit einem niedrigen Na&sub2;O-Gehalt und einem relativ hohen Anteil an Erdalkalioxiden, insbesondere CaO, die wegen ihrer Rohstoffkosten ökonomisch vorteilhaft sind, aber bei herkömmlichen Schmelztemperaturen recht korrosiv und durch herkömmliche Verfahren relativ schwer zu erschmelzen sind. Dabei kann es sich um die Glaszusammensetzungen (in Gew.-%) handeln, die beispielsweise im Patent FR 97/08261 vom 1. Juli 1997 beschrieben sind:
SiO&sub2; 72 bis 74,3%,
Al&sub2;O&sub3; 0 bis 1,6%,
Na&sub2;O 11,1 bis 13,3%,
K&sub2;O 0 bis 1,5%,
CaO 7,5 bis 10%
MgO 3,5 bis 4,5%,
Fe&sub2;O&sub3; 0,1 bis 1%,
oder auch Zusammensetzungen (in Gew.-%) wie:
66 bis 72%, insbesondere 68 bis 70%,
Al&sub2;O&sub3; 0 bis 2%,
Fe&sub2;O&sub3; 0 bis 1%,
CaO 15 bis 22%,
MgO 0 bis 6%, insbesondere 3 bis 6%,
Na&sub2;O 4 bis 9%, insbesondere 5 bis 6%,
K&sub2;O 0 bis 2%, insbesondere 0 bis 1%,
SO&sub3; Spuren.
Ein diese Gruppe veranschaulichendes Beispiel ist:
SiO&sub2; 69%,
Al&sub2;O&sub3; 1%,
Fe&sub2;O&sub3; 0,1%,
CaO 18,9%
MgO 5%,
Na&sub2;O 5,6
K&sub2;O 0,3%
SO&sub3; Spuren.
Dieses Glas weist eine auch "strain point" genannte untere Kühltemperatur von 590ºC (Temperatur, bei welcher das Glas eine Viskosität von 10¹&sup4;&sup5; poise besitzt) auf. Weiterhin hat es eine Liquidustemperatur von 1 225ºC, eine Temperatur T(log2) von 1 431ºC und eine Temperatur T(log3,5) von 1 140ºC [Tlog(2) und Tlog(3,5) entsprechen den Temperaturen, die das Glas hat, wenn es, in Poise angegeben, eine Viskosität von log2 bzw. log3,5 erreicht].
- Gläser mit hohem Siliciumdioxidanteil, die aus ökonomischen Gründen ebenfalls interessant sind, eine relativ niedrige Dichte besitzen und deren Zusammensetzungsbereich, angegeben in Gew.-%, folgender ist:
SiO&sub2; 72 bis 80%,
CaQ + MgO + BaO 0,3 bis 14%,
Na&sub2;O 11 bis 17%,
Alkalioxide 11 bis 18,5%,
Al&sub2;O&sub3; 0,2 bis 2%,
B&sub2;O&sub3; 0 bis 2%,
Fe&sub2;O&sub3; 0 bis 3%,
503 Spuren, gegebenenfalls,
Koks 0 bis 600 ppm
und gegebenenfalls farbgebende Oxide, Oxide von Ni, Cr, Co. (Diese Gläser haben die Besonderheit, dass sie ausgesprochen viskos sind.)
Ein diese Gruppe veranschaulichendes Beispiel ist:
SiO&sub2; 76%
Fe&sub2;O&sub3; 0,1%,
Al&sub2;O&sub3; 0,1%
CaO 7,6%,
MgO 5%,
Na&sub2;O 10%,
K&sub2;O 0,3%.
Es hat eine Dichte von etwa 2,46 (zu vergleichen mit Dichten von 2,52 eines normalen Kalk-Natron-Silicatglases wie "Planilux", vertrieben von Saint-Gobain vitrage).
- Weiter oben war auch ersichtlich, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren reduzierte Gläser erhalten werden können, deren hohe Redoxzahl, Eisengehalt und sehr niedriger Sulfatgehalt die Herstellung von Gläsern mit blauer Restfärbung erlauben.
- Durch das erfindungsgemäße Verfahren können auch Gläser hergestellt werden, deren Gehalt an Alkalioxiden wie Na&sub2;O gleich null oder fast gleich null ist, insbesondere für Verwendungen als Brandschutzverglasung oder als Substrate, die in der elektronischen eingesetzt werden. Hinsichtlich solcher Zusammensetzungen kann man sich insbesondere aus den Patenten EP 0 526 272 und EP 0 576 362 unterrichten.
- Durch das erfindungsgemäße Verfahren können noch andere Gläser, insbesondere mit niedrigem MgO-Gehalt, wie die in den Patenten EP 0 688 741 und WO96/00194 beschriebenen, hergestellt werden.
In Fig. 1 ist eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform dargestellt: Durch einen Kanal 1 ist es gleichzeitig möglich, einen Teil der Glasrohstoffe in die Schmelzkammer 2 durch die Decke 3 zuzuführen und von dort die Abgase abzuleiten. Die Glasrohstoffe werden von den Abgasen vorerhitzt, wodurch deren Wärmeenergie zurückgewonnen wird. Die Glasrohstoffe, die so über der Schmelze 7 zugeführt werden können, enthalten insbesondere Siliciumdioxid, das vorerhitzt werden kann; ohne zu agglomerieren. Die restlichen Glasrohstoffe werden durch mindestens eine Stelle 1', die sich unter dem Niveau der Glasschmelze 7 befindet, insbesondere durch eine Öffnung, zugeführt, die von einer Endlosschnecke versorgt wird. Hier ist nur eine Zuführungsstelle dargestellt, außerdem vielmehr relativ hoch in Bezug auf die Gesamthöhe der Glasschmelze B, bei etwa 2/3 dieser Höhe und an der Vorderwand der Kammer angeordnet.
In den Wänden (Vorder- oder Seitenwänden) können mehrere Zuführungsstellen, gegebenenfalls auf dieser Höhe, insbesondere entweder in der oberen Hälfte oder in der unter Hälfte dieser Höhe B, beispielsweise zwischen 1/3 und 2/3 dieser Höhe, vorgesehen werden. Durch die direkte Zuführung in die Glasschmelze ist es möglich, die Menge hinausgeschleuderter Stoffe (Staubemissionen) stark zu verringern. Außerdem erlaubt sie es auch gemäß ihrer Gestaltung, die Stoffe dorthin zu lenken, wo die konvektive Durchmischung am stärksten ist, und/oder diese zu berücksichtigen, damit diese Stoffe wenigstens einen Mindestzeitraum lang in der Kammer 2 verbleiben, bevor sie in die Läuterungszone weiterfließen.
Die Sohle 4 der Kammer ist mit Reihen von Brennern 5 ausgerüstet, die durch sie hindurchführen und mit einer geringen Höhe in die Schmelzkammer hineinragen. Die Brenner 5 sind vorzugsweise mit nicht dargestellten Kühlmitteln wie Wasserkühlmänteln versehen. Die in Betrieb befindlichen Brenner 5 geben Verbrennungsgase in Zonen 6 ab, wodurch in deren Nähe in den Glasrohstoffen bei ihrer Verflüssigung Konvektionsströme verursacht werden. Durch diese konvektive Durchmischung wird ein Schaum erzeugt, der Wärmeenergie auf die gesamte Glasschmelze 7 überträgt. Der Schmelzvorgang erfolgt vorzugsweise bei etwa 1 350ºC, beispielsweise für ein normales Glas aus der Gruppe der Kalk-Natron-Silicatgläser.
Die Wände der Kammer 2, die sich mit der Glasschmelze 7 in Kontakt befinden, bestehen hier aus Feuerfestmaterial, das an der Außenseite durch ein (nicht dargestelltes) Kühlsystem wie einen Wasserkühlmantel gekühlt wird. Eine Abwandlung besteht darin, dass sich dieses mit Metallwänden versehene Kühlsystem am Feuerfestmaterial, aber auf der Innenseite, und daher im Kontakt mit der Glasschmelze befindet. Diese beiden Abwandlungen ermöglichen es, den Verschleiß des Feuerfestmaterials zu verlangsamen, indem die Glasschmelze in der Nähe der Wände aus Feuerfestmaterial äußerlich gekühlt wird.
Die Arbeitsweise der Brenner 5 ist daran angepaßt, dass sie in die Schmelze eintauchen, was sehr schematisch in Fig. 5 gezeigt ist. In Fig. 5a ist ein Längsschnitt durch einen Brenner 5 und in Fig. 5b ein Querschnitt entlang der Ebene AA', die in Fig. 5a angegeben ist, dargestellt. Der Brenner ist mit einem Kühlsystem 50 wie einem Wasserkühlmantel umgeben und mit einer mittigen Zuleitung 51 versehen, um welche eine Vielzahl von Zuleitungen 52 konzentrisch angeordnet ist, wobei alle Leitungen einen zylindrischen Querschnitt haben und bis zur Brennermündung 53 führen.
Bei Normalbetrieb (Arbeitsweise [a]) strömt durch die Zuleitung 51 ein brennbares Gas wie Erdgas (bzw. ein anderes brennbares Gas oder Heizöl) und durch die Zuleitungen 52 ein Brenngas (hier beispielsweise Sauerstoff), wobei die Reaktion von CH&sub4; mit O&sub2; einen Verbrennungsvorgang in der Glasschmelze auslöst.
Bei Sicherheitsbetrieb (Arbeitsweise [b]), d. h., wenn der Verbrennungsvorgang am Brenner ohne die Gefahr von dessen vollständiger Füllung mit Glasschmelze unterbrochen werden soll, wird durch die Zuleitung 51 und/oder die Zuleitungen 52 Stickstoff geleitet.
Bei dem Betrieb, in welchem ein Brenner gegen einen anderen ausgewechselt wird (Arbeitsweise [c]), wird durch die Zuleitung 51 Wasser fließen gelassen, das sofort im Brenner oder nach dessen Verlassen verdampft, wobei der Wasserdampf eine Art Decke aus abgekühlter Glasmasse über dem Brenner erzeugt, danach wird der Betrieb des Brenners unterbrochen, und es ist dann genügend Zeit für das Auswechseln, bevor die "Decke" in sich zusammensinkt. Das eingeleitete Wasser wird im Brenner durch die Zuleitungen 52 wenigstens teilweise zurückgewonnen (die Rollen der Zuleitungen 51 und 52 können bei dieser Betriebsart auch vertauscht werden) Des Weiteren kann das Wasser durch ein anderes Kühlfluid, das in der Lage ist, die Glasschmelze erstarren zu lassen, ersetzt werden.
Der Brenner und seine zuvor beschriebenen verschiedenen Betriebsarten sind ein erfindungsgemäßer Gegenstand, unabhängig von der gesamten Durchführung von Schmelzen und Läuterung, die in der Glaserzeugungsanlage stattfindet.
Die durch den Schmelzvorgang mit Tauchbrennern erhaltene blasige Glasschmelze wird anschließend aus dem unteren Bereich durch einen Kanal 8 abgezogen, der mit einem nicht dargestellten Mittel zur Regelung des Druckverlusts wie einem Stempel versehen ist. Dadurch wird der Druckverlust der blasigen Glasschmelze geregelt, die in das statische Läuterungsabteil 9 gelangt. Dieses Abteil umfasst die Seitenwände 10, den Boden 11 auf demselben Niveau wie die Sohle der Schmelzkammer und die Decke 12, die ein im Wesentlichen parallelepipedisches Innenvolumen umschließen. Weiterhin ist eine Trennwand 13 vorgesehen, die am Boden 11 befestigt ist, aber einen Durchlaß im oberen Teil freigibt. Diese Einheit bildet auch einen Kanal 14, der der Glasschmelze einen aufsteigenden Weg aufzwingt, und anschließend einen Kanal 15, der der Glasschmelze einen absteigenden Weg aufzwingt. Im obersten Teil 16 bildet sich ein Niveau H der Glasschmelze.
Die geläuterte Glasschmelze wird anschließend durch einen Kanal 17 abgeleitet, der ein Abteil 18 versorgt, das die Glasschmelze zu einer nicht dargestellten Formgebungsanlage wie einer Floatglasanlage bringt.
Im Läuterungsabteil wird die Zone des Kanals 14 unter Unterdruck, beispielsweise 0,3 Atmosphären, gesetzt. Die aus dem Kanal 8 kommende blasige Glasschmelze steigt dann in diesem Kanal auf, wobei die möglichen unschmelzbaren Bestandteile fortschreitend ausgeschieden werden und die Bläschen in dem Maße, wie sie im Kanal aufsteigen, an Größe zunehmen. Die Ausdehnung des Schaums bleibt jedoch auf Grund der Tatsache, dass der aus der Schmelzkammer 3 kommende Schaum einen sehr niedrigen Restsulfatgehalt besitzt, sehr mäßig. In der Zone 16 zerplatzen die Bläschen an der Oberfläche H, wobei der Schaum schnell verschwindet und die insgesamt geläuterte Glasschmelze dann durch den Kanal 15 absteigt. Erforderlichenfalls können in dieser Zone 16 zusätzliche Beheizungsmittel wie herkömmliche Brenner oder Heizwiderstände, die an der Decke 12 befestigt werden, und gegebenenfalls nicht dargestellte mechanische Mittel, die zur Erleichterung des Zerplatzens der Bläschen vorgesehen sind, wie Wehre, vorgesehen werden.
Um eine Vorstellung von den Größenordnungen zu geben, kann vorgesehen werden, dass die Höhe h des Läuterungsabteils etwa einige Meter, beispielsweise 3 Meter bei einem Unterdruck von 0,3 atm beträgt.
In den Fig. 2 und 3 ist die zweite erfindungsgemäße Ausführungsform dargestellt. Die Konstruktion der Schmelzkammer 2 ist im Großen und Ganzen dieselbe wie die der in Fig. 1 dargestellten. Der einzige Unterschied besteht in der Art und Weise, in welcher die Wände aus Feuerfestmaterial der Kammer 2 geschützt werden. Hier taucht in die Glasschmelze 7 eine Auskleidung aus einem feuerfesten Metall ein, die aus einer dünnen Molybdänwand 40 besteht, welche die Form des Innenraums der Schmelzkammer annimmt und mittels geeigneter Zwischenlagen und/oder, indem sie von den sich über der Glasschmelze befindenden Wänden aus Feuerfestmaterial oder von der Decke in die Glasschmelze gehängt wird, in einem Abstand von einem bis mehreren Millimetern von den Wänden aus Feuerfestmaterial gehalten wird.
Die Auskleidung 40 ist, zunächst in ihrem horizontalen Bereich, der die Sohle 4 bedeckt, damit durch sie die Brenner 5 führen können, sowie in allen anderen Wänden mit Öffnungen mit einer gleichmäßigen Verteilung durchbohrt, wobei diese Öffnungen den Kontakt Feuerfestmaterial/Glasschmelze nicht verhindern, aber mechanisch die Konvektionsbewegungen der Glasschmelze in der Nähe des Feuerfestmaterials unterbrechen und dadurch dessen Verschleiß verlangsamen. Die Öffnungen 41 der Auskleidung 40, mit Ausnahme derjenigen über der Sohle, sind vorzugsweise zylindrisch und mit variierbaren Abmessungen, diejenigen über der Sohle müssen mindestens Öffnungen 42 enthalten, deren Größe ausreicht, damit die Brenner 5 hindurchpassen. Die Auskleidung 40 muss auch mit großen Öffnungen 43 in der Wand durchbohrt sein, die die vordere Querwand der Kammer verstärkt, damit die Glasschmelze durch den Kanal 20a abgezogen werden kann. Dasselbe trifft auf die Zone 1' der Zuführung der Glasrohstoffe zu; es gibt notwendigerweise eine Komplementarität zwischen den Öffnungen, die in den Wänden aus Feuerfestmaterial und in der Auskleidung aus Molybdän angebracht sind.
Diese Molybdänauskleidung. (englisch "Mo lining") ist ihrerseits eine Erfindung und besonders geeignet in Verbindung mit einer Schmelzkammer mit Tauchbrennern, unabhängig von der Art und Weise, in welcher eine mögliche anschließende Läuterung durchgeführt werden kann. (Dasselbe trifft auf die Kühlung des Feuerfestmaterials an der Außenseite oder auf der Seite der Glasschmelze zu, die in der vorhergehenden Figur veranschaulicht ist.)
Der andere Unterschied zu Fig. 1 besteht in der Art und Weise, in welcher die Glasschmelze aus der Schmelzkammer abgezogen wird. Im Fall von Fig. 2 wird die Glasschmelze etwas "höher" durch eine Zuleitung 20 abgezogen, die sich in einen horizontalen ersten Teil 20(a), einen vertikalen zweiten Teil 20(b) und einen horizontalen dritten Teil 20(c) unterteilt, der in die Zentrifuge 21 mündet. Damit die Glasschmelze in dem Kanal aufsteigen und in die Zentrifuge gelangen kann, ist es notwendig, wenigstens die Zone 20(b) des Kanals unter einen mäßigen Unterdruck, beispielsweise von unter 0,5 Atmosphäre, zu setzen. Eine andere Variante besteht darin, dass die Glasschmelze aus dem oberen Teil der Schmelzkammer beispielsweise mittels eines Tauchtrichters, der auf dem Gebiet der Glaserzeugung bekannt ist, abgezogen wird.
Fig. 3 konzentriert sich auf die horizontale Zone 20(c) des Kanals für die Zuführung der aus der Schmelzkammer 2 abgezogenen blasigen Glasschmelze 20, mit welcher das Innere der Zentrifuge 21 versorgt wird. Diese weist einen zwischen dem Bauteil 23 und der Metallplatte 24 befindlichen oberen Teil 22 und einen unteren Teil 30 auf, der sich unter der Metallplatte 24 befindet. Das Bauteil 23 ist hohl, es ist ein Zylinder, der mit Schlitzen versehen ist, die es ermöglichen, den Durchfluss und den Druckverlust der in die Zentrifuge 21 fließenden Glasschmelze zu regeln. Diese gelangt dann in den oberen Teil 22, wo ein Grobvakuum von beispielsweise 0,1 bar oder Atmosphäre angelegt worden ist. Es stellt sich die Frage nach der Dichtung 25 zwischen dem statischen Teil des Kanals 20 und dem sich drehenden Teil 21 der Zentrifuge.
Eine erste Lösung besteht in der Verwendung einer "dynamischen" Dichtung. Die das hohle Bauteil 23 verlassende blasige Glasschmelze neigt unter der Zentrifugalkraft dazu, in der Zone 26 aufzusteigen und spontan durch den Zwischenraum auszutreten, der an der Dichtung 25 freigelassen worden ist; es ist somit die kontinuierlich austretende Glasschmelze selbst, welche die Dichtigkeit sicherstellt. Es kann vorgesehen werden, den Durchfluss an austretender Glasschmelze zu regeln und zu begrenzen, indem der Zwischenraum zwischen der beweglichen Einheit 21 und der feststehenden Einheit 20 verändert wird.
Eine andere Lösung besteht darin, in der Dichtung 25 eine Drehverbindung mit geeigneter Zusammensetzung anzuordnen. Dabei kann es sich insbesondere um eine Drehverbindung mit flüssigem Ring handeln - wobei eine Flüssigkeit mit sehr niedrigem Dampfdruck wie Siliconöl verwendet wird - und deren Funktionsprinzip dasselbe ist wie das der Vakuumpumpen mit flüssigem Ring, wobei der flüssige Ring durch die Rotation zentrifugiert und unter Druck gesetzt wird und sich dem Unterdruck, der in der Zentrifuge herrscht, entgegenstellt.
Die Glasschmelze fließt anschließend durch die Öffnungen der Metallplatte 24 in die Zone 23, die mit einem Belüftungsrohr 27 versehen ist. Diese Metallplatte, wenigstens die Teile, die vollständig in die Glasschmelze eintauchen, kann vorteilhafterweise aus Molybdän bestehen. Die äußere Auskleidung der Innenwände der Zentrifuge kann aus elektrisch erschmolzenen feuerfesten Teilen 32 bestehen, die eine Wärmeisolierung 31 umfassen, die derart eingebaut ist, dass sie nicht von der Zentrifugalkraft zusammengepreßt wird. Weiterhin ist eine Vertiefung, eine Rinne 28 vorgesehen, welche die Umdrehungen (oder Diskontinuität) der Innenwand des Teils 30 mitmacht und welche es ermöglicht, sämtliche festen Teilchen mit einer höheren Dichte als der der Glasschmelze wie feuerfeste Einschlüsse zu entfernen. Das Fließen der Glasschmelze von unten nach oben in der Zentrifuge geschieht auf folgende Weise: Die Metallplatte 24 teilt die Zentrifuge in zwei Teile, wodurch ein Zentrifugieren der Glasschmelze als dünne Schicht möglich wird, was die Höhe des Apparats in Bezug auf diejenige verringert, die ohne sie und ohne Anlegen eines Unterdrucks erforderliche wäre. Eine der Bedingungen, damit die Glasschmelze richtig von unten nach oben fließt, besteht darin, dass der Druck der Glasschmelze, die dem Abstand zwischen den Scheitelpunkten von zwei Parabeln entspricht, größer ist als die Summe aus den Druckverlusten und der Differenz zwischen dem Unterdruck des Teils 22 und dem Umgebungsdruck des Teils 23, was realisierbar ist. Die durch die Metallplatte 24 fließende Glasschmelze schmiegt sich daher als dünne Schicht an die Innenwände des Teils 30 an, wobei die festen Teilchen, die dichter als als die Glasschmelze sind, dann an die Wände geschleudert und in den Rinnen 28 aufgefangen werden, von wo sie nicht mehr zurück können. Demgegenüber wachsen die Bläschen und zerplatzen auf Grund der Zentripetalkraft ins Innere der Zentrifuge. Schließlich wird im untersten Bereich des Teils 30 die geläuterte Glasschmelze durch einen Kanal abgezogen, dessen oberes Ende etwa die Form eines Trichters 29 hat. Bei normalen Betriebsbedingungen ist es nicht nötig, Mittel für das erneute Erhitzen der Glasschmelze vorzusehen, die Umdrehungsgeschwindigkeit kann etwa 700 Umdrehungen pro Minute und die Höhe h der Zentrifuge beispielsweise 1 bis 3 Meterbetragen.
In Fig. 4 ist sehr vereinfacht eine mögliche Abwandlung des Läuterungabteils der Fig. 2 und 3 dargestellt, wobei man sich auf den Verbindungsbereich 40 zwischen dem unter Atmosphärendruck stehenden Zuführungskanal 20c und der unter Unterdruck stehenden Zentrifuge 21 beschränkt hat, wobei ein Kolben 41 zu erkennen ist, der in der Lage ist, den Druckverlust und den Zustrom der zu läuternden Glasschmelze in die Zentrifuge 21 zu regeln. In die Fließöffnung 42 des Kanals 20c zur Zentrifuge ist eine mit vorzugsweise zylindrischen Öffnungen regelmäßig durchbohrte Lochplatte 43 aus Molybdän eingefügt, welche die Funktion einer Versorgungsdüse für die Zentrifuge hat und den am Eingang befindlichen Glasstrahl in eine Vielzahl kleiner Glasstrahlen aufteilt, die sehr schematisch durch die Bezugszahl 44 dargestellt sind und deren Durchmesser beispielsweise etwa 1 bis mehrere Millimeter beträgt. Die Lochplatte 43 hat somit die Aufgabe, den Glasstrahl zu teilen, wobei die in den Glasstrahlen 44 enthaltenen Bläschen viel schneller entfernt werden, als wenn sie in einem Glasstrom mit viel größerem Querschnitt enthalten wären. Durch die Kombination dieser kleinen Glasstrahlen 44 mit dem Anlegen eines Unterdrucks wird es möglich, die Bläschen in der Glasschmelze äußerst schnell zerplatzen zu lassen. Die Glasstrahlen 44, deren Bläschen entfernt worden sind, finden sich unten in der Zentrifuge 21 in Form von Tröpfchen wieder, die an deren Innenwänden durch die Zentrifugalkraft koaleszieren.
Die Verwendung eines solchen Strahlteilungsmittels ist auch dann vorteilhaft, wenn die Läuterung in einem statischen Läuterungsabteil wie dem in Fig. 1 gezeigten durchgeführt wird.
In beiden Fällen (statisches oder Zentrifugenläuterungsabteil) ist zu sehen, dass die Größe der gegenwärtig verfügbaren Schmelz/Läuterungsvorrichtungen auf spektakuläre Weise kompakter gestaltet werden kann. Außerdem ist festzustellen, dass es vorteilhaft ist, dass das Rohvakuum sowohl bei dem statischen als auch dem Zentrifugenläuterungsabteil ein Stickstoffvakuum ist, wodurch das Zerplatzen der Bläschen erleichtert wird und die Metallteile wie die Metallplatte 24 des Zentrifugenläuterungsabteils weniger beschädigt werden. Es ist auch von Vorteil, den Glasrohstoffen Läuterungsmittel, deren Aufgabe weiter oben beschrieben wurde, insbesondere Koks mit kleiner Korngröße, Sulfat, Nitrat, Fluor oder Chlor, zuzugeben.
Ferner ist festzustellen, dass das Molybdän, das gegebenenfalls in dem Schmelzabteil und/oder dem Läuterungsabteil verwendet wird, durch Platin ersetzt werden kann.
Diese Art des Schmelzens kann, wie weiter oben erwähnt, zum Wiederverwerten von Glas/Metall- oder Glas/Kunststoff- Verbundmaterialien angewendet werden, entweder, um verwendbares Glas oder um Glasbruch für die Versorgung eines herkömmlichen Glasschmelzofens herzustellen (gemäß insbesondere dem Verhältnis dieser Verbundmaterialien zu den herkömmlicheren übrigen Glasrohstoffen).

Claims

1. Verfahren zum Schmelzen und Läutern von Glasrohstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Schmelzen der Glasrohstoffe erforderliche Wärmeenergie ganz oder teilweise durch die Verbrennung von Brennstoff/en mit mindestens einem Brenngas bereitgestellt wird, wobei der/die Brennstoff/e/das/die Brenngas/e oder die bei diesem Verbrennungsvorgang entstehenden gasförmigen Produkte unter das Niveau der Masse der Glasrohstoffe (7) eingeblasen werden, und daß die Läuterung der Glasrohstoffe nach dem Schmelzvorgang mindestens eine Stufe des unter Unter-Druck-Setzens umfaßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brenngas auf Basis von Luft, mit Sauerstoff angereicherter Luft oder Sauerstoff ist.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff ein Kohlenwasserstoff vom Typ Öl oder natürliches Gas und/oder auf der Basis von Wasserstoff ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasröhstoffe Rohstoffe und/oder Glasbruch und/oder verglasbare Abfälle und/oder brennbare Bestandteile, insbesondere Glas-Kunststoff-Verbundmaterialien, Glas-Metall-Verbundmaterialien, organische Materialien und Kohle umfassen.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzen der Glasrohstoffe in mindestens einer Brennkammer (2) erfolgt, die mit Brennern (5) ausgerüstet ist, die durch ihre Seitenwände und/oder die Sohle (4) führen, und/ oder an der Decke (3) oder an Überbauten derart aufgehängt sind, daß sich ihre Verbrennungsvorgänge (6) oder Brenngase in der Masse der Glasrohstoffe (7) während ihres Schmelzvorgangs verändern.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsvorgänge (6), die durch die Verbrennung des fossilen Brennstoffs mit dem/den Brenngasen erzeugt werden, und/oder die Gase, die sich bei diesem Verbrennungsvorgang bilden, das Bubbling der Glasrohstoffe (7) durch Konvektion sicherstellen.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Masse der Glasrohstoffe (7) in der Schmelzkammer (2) und die Höhe, bei welcher sich die Verbrennungsvorgänge (6)/Gase, die bei der Verbrennung entstehen, entwickeln, geregelt werden, damit die Brennstoffe/Brenngase in der Masse dieser Glasrohstoffe bleiben.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schmelzvorgang eine Stufe der Erhitzung der Glasrohstoffe auf höchstens 900ºC vorhergeht.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Läuterungsvorgang mit geschmolzenen Glasrohstoffen vom Typ Glasschmelze im blasigen Zustand durchgeführt wird, die insbesondere eine Dichte von etwa 0,5 bis 2 g/cm³, speziell 1 bis 2 g/cm³, aufweist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Läuterungsvorgang mit geschmolzenen Glasrohstoffen vom Typ Glasschmelze im blasigen Zustand durchgeführt wird, die einen Sulfatanteil von höchstens 600 Gewichts-ppm in Form von SO&sub3; und/oder eine Mehrheit von Bläschen mit mindestens 200 um Durchmesser aufweist.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasröhstoffe Läuterungshilfsmittel, insbesondere reduzierende Mittel vom Typ Koks, mit vorzugsweise einer mittleren Korngröße von unter 200 um, Sulfate oder Hilfsmittel auf der Basis von Fluor oder Chlor vom Typ Halogenid oder Nitrate vom Typ NaNO&sub3; enthalten.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasrohstoffe ganz oder teilweise in die Schmelzkammer (2) unter dem Niveau der Masse der im Schmelzen begriffenen Glasrohstoffe eingebracht werden.

13. Verfahren nach einem der vorhergehend Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Läuterungsvorgang unter Unterdruck in einer Atmosphäre aus Luft oder aus mit einem Inertgas vom Typ Stickstoff angereicherter Luft oder auf Basis eines Inertgases vom Typ Stickstoff durchgeführt wird.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck, bei welchem mindestens ein Teil des Läuterungsvorgangs durchgeführt wird, weniger als oder gleich 0,5 atm und insbesondere etwa 0,3 bis 0,01 atm beträgt.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzvorgang und/oder Läuterungsvorgang bei höchstens 1400ºC und insbesondere bei höchstens 1380 oder 1350ºC durchgeführt wird.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Läuterungsvorgang in mindestens einem statischen Abteil (9) durchgeführt wird, das sich nach der Schmelzkammer (2) befindet und wovon mindestens eine Zone (14) unter Unterdruck gesetzt worden ist.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Läuterungsvorgang in mindestens einem Abteil (21) durchgeführt wird, das sich nach der Schmelzkammer (2) befindet und in der Lage ist, gedreht zu werden, um eine Läuterung durch Zentrifugieren sicherzustellen, wobei mindestens eine Zone (22) dieses Abteils, insbesondere die hinterste, unter Unterdruck gesetzt wird.

18. Vorrichtung zum Schmelzen und Läutern von Glasrohstoffen, welche insbesondere für die Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche vorgesehen und dadurch gekennzeichnet ist, daß sie umfaßt:

- mindestens eine Schmelzkammer (2), die mit Brennern (5) ausgerüstet ist, die mit Brennstoff/en und Brenngasen des Typs Luft oder Sauerstoff versorgt werden, wobei die Brenner derart angeordnet sind, daß sie diese Brennstoffe/Brenngase oder die bei ihrer Verbrennung entstehenden Gase unter das Niveau der Masse der Glasrohstoffe (7) einblasen, die der Schmelzkammer zugeführt werden, und

- mindestens ein Läuterungsabteil (9, 21), das sich nach der Schmelzkammer (2) befindet und mindestens eine Unterdruckzone enthält.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzkammer (2) mit mindestens einem Mittel für die Zuführ von Glasrohstoffen unter das Niveau der Masse der Glasrohstoffe, die im Schmelzen begriffen sind, insbesondere mit mindestens zwei Mitteln, vorzugsweise in Form von einer oder mehreren Öffnungen, die mit einem Zufuhrmittel vom Typ Förderschnecke verbunden sind, ausgerüstet ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Schmelzkammer (2), insbesondere diejenigen, die vorgesehen sind, mit der Masse der Glasrohstoffe, die im Schmelzen begriffen sind, in Berührung zu kommen, auf der Grundlage feuerfester Materialien sind und mit einem System zur Kühlung durch ein Fluid vom Typ Wasser verbunden sind.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Schmelzkammer (2), insbesondere diejenigen, die vorgesehen sind, mit der Masse der Glasrohstoffe, die im Schmelzen begriffen sind, in Berührung gebracht werden, auf der Grundlage feuerfester Materialien, die durch eine Verkleidung aus einem Metall vom Typ Molybdän verstärkt werden, sind.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidung in einem Abstand von den Wänden gehalten wird, die aus den feuerfesten Materialien bestehen.

23. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidung aus einer Kontaktfläche für die schmelzenden Stoffe besteht, die ununterbrochen oder mit Öffnungen durchbohrt ist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Brenner (5) der Schmelzkammer (2) derart konstruiert ist, daß sie auch in die Masse der Glasrohstoffe ein Fluid, das nicht an der Verbrennung teilnimmt und das Brenngas und/oder den Brennstoff ersetzt, insbesondere eine Inertgas vom Typ N&sub2; und/oder ein Kühlfluid vom Typ Wasser, einleiten können.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Läuterungsabteil (9) in der Höhe statisch ist, und daß es eine im wesentlichen vertikale innere Trennwand (13), die mit den Wänden dieses Abteils mindestens zwei Kanäle bildet, umfaßt, wovon sukzessive ein erster Kanal (14) den schmelzenden Glasrohstoffen einen aufsteigenden Weg aufzwingt und ein zweiter Kanal (15) den schmelzenden Glasrohstoffen einen absteigenden Weg aufzwingt.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kanal (14) wenigstens teilweise unter Unterdruck gesetzt wird.

27. Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem oder mehreren Mitteln zur Regelung/Regulierung des Druckverlustes der schmelzenden Glasrohstoffe am Eingang des Läuterungsabteils (9, 21) ausgestattet worden ist.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Läuterungsabteil in der Höhe statisch ist, und daß es Mittel für die Zufuhr der zu läuternden geschmolzenen Stoffe im oberen Teil und Mittel für das Abziehen der geläuterten Stoffe im unteren Teil umfaßt, wobei diese Stoffe im großen und ganzen einem hauptsächlich vertikalen absteigenden Weg in diesem Abteil verfolgen.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Läuterungsabteil mindestens eine Einrichtung (21) enthält, die in der Lage ist, gedreht zu werden, um die Läuterung durch Zentrifugieren sicherzustellen, wobei die Innenwände dieser Einrichtung im wesentlichen die Form eines Hohlzylinders bilden, der in seinem mittleren Teil vertikal ist.

30. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung eine obere Zone (22) mit Unterdruck und eine untere Zone (30) mit Umgebungsdruck umfaßt, die voneinander durch ein oder mehrere mechanische Mittel vom Typ einer mit Öffnung/en (24) durchbohrten Metallplatte getrennt sind.

31. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (21) im oberen Teil mit geschmolzenen Glasrohstoffen durch ein statisches Zufuhrmittel vom Typ Fließkanal (20) versorgt wird, mit Dichtungsmitteln zwischen dem statischen Zufuhrmittel (20) und der Einrichtung (21) vom Typ "dynamische Dichtung" oder Drehverbindung.

32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung mit einem oder mehreren Mitteln zur Entfernung von festen Teilchen versehen ist, die insbesondere in der unteren Zone (23) angeordnet sind und die Form von Vertiefungen/Rinnen (28) haben, die in ihren Innenwänden angebracht sind.

33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Umdrehungsgeschwindigkeit der Einrichtung (21) 100 bis 100 U/min beträgt.

34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (21) mit mechanischen Mitteln versehen ist, die fest sind oder ihrer Drehung folgen und in der Lage sind, die Blasen zu vereinigen und in die untere Zone (23) der Einrichtung zu Bringen, insbesondere in Form von durchbohrten Leiteinrichtungen und von Flügeln, die in der oberen Zone (22) dieser Einrichtung angeordnet sind.