DE69300323T2

DE69300323T2 - Verfahren zum Herstellen von Glas mit niedrigerem Alkaligehalt.

Info

Publication number: DE69300323T2
Application number: DE69300323T
Authority: DE
Inventors: Hisashi Kobayashi
Original assignee: Praxair Technology Inc
Current assignee: Praxair Technology Inc
Priority date: 1992-06-05
Filing date: 1993-06-04
Publication date: 1996-03-07
Anticipated expiration: 2013-06-05
Also published as: CA2097752C; CN1083026A; KR940000383A; EP0573075A1; ES2075748T3; CA2097752A1; CN1036708C; JPH0624752A; EP0573075B1; JP2655041B2; BR9302204A; US5586999A; AR247714A1; KR0160313B1; DE69300323D1

Description

Technisches Gebiet

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der Glasherstellung und insbesondere bezieht sie sich auf die Aspekte des Glasherstellungsprozesses, bei denen glasbildende Materialien geschmolzen werden.

Stand der Technik

Bei der Glasherstellung werden glasbildende Materialien in eine Glasschmelzvorrichtung gebracht und dann zu schmelzflüssigem Glas geschmolzen, welches dann in Gußformen gegossen wird, um Produkte wie z.B. Glasflaschen herzustellen. Es ist wichtig, daß das schmelzflüssige Glas gut durchmischt ist, und ebenso ist es wichtig, daß es gleichförmig fließt, so daß sich hochwertiges Glas aus dem Glasherstellungsprozeß ergibt. Um die Herstellung von hochwertigem Glas zu gewährleisten, wird ein viskositätsverringerndes Flußmaterial als Teil der in die Glasschmelzvorrichtung eingebrachten glasbildenden Materialien verwendet. Alkaliverbindungen, wie z.B. Natriumoxid, Kaliumoxid und Lithiumoxid, sind die wesentlichen Flußmaterialien, die bei der kommerziellen Glasherstellung verwendet werden.
Im allgemeinen ist das Alkaliflußmaterial das teuerste der hauptsächlichen glasbildenden Materialien Daruber hinaus muß eine wesentliche Menge an Alkaliflußmaterial verwendet werden, um die erfbrderliche Viskositätsverringerung und andere günstige Glaseigenschaften in adäquater Weise zu erzielen. Beispielsweise sind bei einem typischen Natron-Kalk-Silikat-Glas etwa 13 bis 16 Gew.% des Glases Alkalioxide, beispielsweise Natriumoxid. Deshalb ist es wünschenswert, die bei der Glasherstellung verwendete Menge an Alkalioxidflußmaterial zu verringern.
Es ist bekannt, daß Wasser als wirksames Flußmittel bei Glasherstellungsvorgängen wirkt, indem es Hydroxylgruppen in der Molekularstruktur des Glases bildet. Es wurden verschiedene Verfahren versucht, um schmelzflüssigem Glas in einem Glasschmelzvorgang erhöhte Mengen an Hydroxylgruppen zuzuführen. Beispielsweise ließ man Dampf oder feuchte Luft in einem elektrisch geheizten Glasschmelzofen durch schmelzflüssiges Glas hindurchperlen, es wurde ein Aufheizen mit auf Wasserstoff basierender Verbrennung ausgeführt, und Alkalihydroxylverbindungen, wie z.B. Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und Lithiumhydroxid wurden der Glasbeschickung während des Schmelzens zugesetzt.
Insbesondere ist ein Verfahren derart, wie es im Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert ist, aus US-A-3 617 231 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird Wasser während oder unmittelbar nach dem Schmelzen in das Glas eingebracht, indem man entweder Dampf durch das schmelzflüssige Glas hindurchperlen läßt oder den Wasserdampfdruck der Atmosphäre über dem Glas einstellt oder die Beschickungsmaterialien verändert, um zu bewirken, daß die sich ergebende Glasschmelze einen höheren Wassergehalt aufweist, indem man Hydroxidkonstituenten für diesen Zweck verwendet.
Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, ein ökonomisches Verfahren zur Herstellung von Glas mit einem verringerten Alkaligehalt zu schaffen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die obige und andere Aufgaben, welche sich für den Fachmann aus der Beschreibung ergeben, werden gelöst durch;
ein Verfahren zum Herstellen von Glas unter Verminderung der Menge von als Flußmittel erforderlichem Alkali, bei dem:
(A) glasbildende Stoffe in eine Glasschmelzzone eingebracht werden;
(B) der Glasschmelzzone Wärme zugeführt wird;
(C) glasbildende Stoffe in der Glasschmelzzone durch Anwendung der der Glasschmelzzone zugeführten Wärme geschmolzen werden, um geschmolzenes Glas zu erzeugen;
(D) in dem geschmolzenen Glas Wasser gelöst wird, um als Flußmittel zu wirken; und
(E) geschmolzenes Glas einer Formmaschine zugeführt wird;
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Verfahrensschritt (B) Brennstoff und Oxidationsmittel mit einer Sauerstoffkonzentration von mindestens 35 Vol.% verbrannt werden, wodurch zusätzlich zu der Beaufschlagung der Glasschmelzzone mit Wärme auch ausreichend Verbrennungsreaktionsprodukte, einschließlich Wasserdampf gebildet werden, um in der Glasschmelzzone eine Atmosphäre auszubilden, die mindestens 30 Vol.% Wasserdampf enthält; und
daß in dem Verfahrensschritt (D) die Wasserdampfkonzentration in der Glasschmelzzonenatmosphäre auf 30 Vol.% oder mehr gehalten wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Brennstoff und Oxidationsmittel mit einem Sauerstoffgehalt von mindestens 35 Vol.% in der Raffinierzone verbrannt, um die Raffinierzone mit Wärme und Verbrennungsprodukten einschließlich Wasserdampf zu beaufschlagen, um die Aufrechterhaltung der Wasserdampfkonzentration in der Atmosphäre der Raffinierzone und der Vorherdzone bei 30 Vol.% oder mehr zu unterstützen.
Wie hier verwendet, bezeichnen die Begriffe "Glasschmelzvorrichtung" und "Glasschmelzzone" einen Ofen oder eine Zone eines Ofens, worin glasbildende Materialien zu schmelzflüssigem Glas geschmolzen werden.
Wie hier verwendet, bezeichnen die Begriffe "Raffiniervorrichtung" und "Raffinierzone" eine Kammer oder eine Zone eines Glasschmelzofens, worin in der Glasschmelzzone erzeugtes schmelzflüssiges Glas durch die Entfernung von kleinen Gasblasen weiter homogenisiert und raffiniert wird.
Wie hier verwendet, bezeichnen die Begriffe "Vorherd" und "Vorherdzone" einen oder mehrere Kanäle, die von einer Raffinierzone ausgehen, worin die Glastemperatur verringert und auf eine gewünschte Temperatur gesteuert wird, um einen konstanten Fluß von schmelzflüssigem Glas zu einer oder mehreren Formmaschinen zu gewährleisten.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die einzige Figur stellt eine Aufsicht auf ein Glasherstellungsofensystem dar, in welchem das Verfahren der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden kann.

Detaillierte Beschreibung

Die Erfindung verkörpert die Erkenntnis, daß frühere Versuche zur ökonomischen Verringerung des Alkaligehalts von Glas durch Erhöhung des Wassergehaltes des Glases mittels Veränderung der Atmosphäre während des Glasschmelzschrittes an den hohen Kosten zur Erzielung eines hohen Wasserpartialdruckes in der Atmosphäre scheiterten, gekoppelt mit der Erkenntnis, daß der Partialdruck von Wasser in der Glasschmelzatmosphäre mittels Verbrennung mit definiertem sauerstoffangereichertem Oxidationsmittel erhöht werden kann. Insbesondere scheiterten frühere Versuche, Wasserdampf der Atmosphäre mittels Wasserdampf zuzusetzen, weil Wasserdampf eine Wärmesenke darstellt, welche eine große Energiezufuhr erfordert. Die definierte Verbrennung erzielt gleichzeitig drei vorteilhafie Wirkungen. Erstens führt die Verbrennung der Glasschmelzvorrichtung Wärme zu, um die glasbildenden Materialien zu schmelzen. Zweitens führt die Verbrennung als Folge der Verbrennung der Glasschmelzatmosphäre Wasserdampf zu. Drittens verringert die definierte sauerstoffangereicherte Verbrennung die in die Glasschmelzvorrichtung eingebrachte Stickstoffmenge, und sie verringert somit die Konzentration von Stickstoff in der Glasschmelzatmosphäre ebenso, wie sie die verbrauchte Brennstoffmenge reduziert, da kein Stickstoffballast mehr aufgeheizt wird. Auf diese Weise kann sich der Glasschmelzvorrichtung zugeführtes Wasser in der Glasschmelzatmosphäre ansammeln, womit sich der Wasserpartialdruck in der Atmosphäre und schließlich die Wasserkonzentration in dem schmelzflüssigen Glas erhöhen, wodurch die bei der Glasherstellung nötige Menge an Alkaliflußmittel und folglich der Alkaligehalt des Glasprodukts verringert wird.
Das Verfahren dieser Erfindung kann mit jeder zweckmäßigen Glasschmelzofenanordnung ausgeführt werden. Es wird jedoch bevorzugt daß die Erfindung in einem Glasschmelzofen ausgeführt wird, der dafür ausgelegt ist, die mit der Atmosphäre in dem Glasschmelzbehälter in Kontakt stehende Oberfläche der schmelzflüssigen Glasbeschickungsmateralien zu erhöhen oder zu verbessern, da dies eine Beschleunigung der Lösung des Wassers in dem schmelzflüssigen Glas erlaubt. Ein Rotationsglasschmelzofen stellt solch einen Glasschmelzofen dar. Einen weiteren solchen Ofen stellt eine Glasschmelzvorrichtung mit Mitnahmefluß dar, bei welcher glasbildende Materialien in Suspension mittels einer Sauerstoff-Brennstoff-Flamme geschmolzen werden. Ein konventioneller querbefeuerter Ofen ist in der Figur veranschaulicht. Das Verfahren dieser Erfindung wird im Detail unter Bezugnahme auf den in der Figur veranschaulichten querbefeuerten Glasschmelzofen beschrieben.
Unter Bezugnahme auf die Figur weist das Glasherstellungsofensystem eine Glasschmelzvorrichtung 2 aul, die mittels eines Durchlasses 6 mit einer Raffiniervorrichtung 3 in Verbindung sieht, die wiederum mit einem Vorherd 4 in Verbindung steht. Die Glasschmelzvorrichtung 2 schließt auch einen oder mehrere Brenner ein, die zur Beaufschlagung der Glasschmelzvorrichtung mit Warme befeuert werden, um glasbildende Materialien zu schmelzen. Bei der in der Figur veranschaulichten Ausführungsform sind acht solche Brenner 5 veranschaulicht, wobei jeweils vier auf jeder Seite der Glasschmelzvoriichtung 2 angeordnet und so ausgerichtet sind, um einander gegenuberliegend aufeinander zu eine Befeuerung zu bewirken. Die in der Figur veranschaulichte Ausführungsförm schließt auch zwei Brenner 7 ein, die an jeder Seite der Raffiniervorrichtung 3 zur Beaufschlagung der Raffiniervorrichtung 3 mit Wärme angeordnet sind um die schmelzflüssigen glasbildenden Materialien zu raffinieren, die von der Glas schmelzvorrichtung 2 in die Raffiniervorrichtung 3 gelangen.
Die Glasschmelzvorrichtung 2 wird uber eine Beschickungsvorrichtung 1 mit glasbildenden Materialien beschickt. Die glasbildenden Materialien schließen typischerweise ein oder mehrere Materialien wie z.B. Sand, wasserfreies Natriumcarbonat, Kalkstein, Dolomit, Polierrot und Bruchglas oder Abfallglas ein. Die in den Glasschmelzbehälter 2 eingebrachten glasbildenden Materialien schließen im allgemeinen auch Alkalicarbonate ein, die unter Bildung von Oxiden während des Schmelzens reagieren. In der Praxis dieser Erfindung wird sich der der Glasschmelzvorrichtung zugeführte Anteil an Alkalioxiden uni zwischen 0,2 und 2,0 Gew.% pro 0,01 % Erhöhung des Wasseranteils des erzeugten Glases verringern. Die Alkalioxide sind beispielsweise Natriumoxid, Kaliumoxid und Lithiumoxid.
Die Brenner 5 und 7 sind mit geeigneten Brennstoffzuleitungen und Oxidationsmittelzuleitungen zusammen mit Einlaß- und Auslaßanschlüssen für Kühlfluid versehen, welche nicht dargestellt sind. Ein bevorzugter Brenner ist in US-A-4 907 961 (Anderson) beschrieben und beansprucht. Geeignete Brennstoff, die in der Praxis des Verfahrens dieser Erfindung verwendet werden können, sind beispielsweise Methan, Erdgas, Öl und Wasserstoff.
Das Oxidationsmittel, das in der Praxis des Verfahrens dieser Erfindung verwendet wird, weist mindestens 35 Vol.% Sauerstoff und vorzugsweise mindestens 50 Vol.% Sauerstoff auf. Am stärksten bevorzugt ist eine Sauerstoffkonzentration des Oxidationsmittels von mindestens 90%, wie z.B., wenn das Oxidationsmittel technisch reiner Sauerstoff mit mindestens 90,5 Vol.% Sauerstoff ist.
Der Brennstoff und das Oxidationsmittel werden verbrannt, um Wärme zu erzeugen und Verbrennungsreaktionsprodukte der Glasschnielzzone 2 zuzuführen. Die Wärme dient dazu, die glasbildenden Materialien zu schmelzen, um einen Sumpf von schmelzflüssigem Glas innerhalb der Glasschmelzzone zu bilden. Die Verbrennungsreaktionsprodukte schließen Kohlendioxid und Wasserdampf ein. Aufgrund des Stickstoffgehalts in der Atmosphäre der Glasschmelzzone über dem Sumpf von schmelzflüssigem Glas, der gegenüber dem Fall verringert ist, wenn Luft als das Oxidationsmittel verwendet wird, ist die Wasserdampfkonzentration in der Atmosphäre der Glasschmelzzone wesentlich gegenüber der mit herkömmlichen Verfahren erreichbaren Konzentration erhöht. Es werden der Atmosphäre der Glasschmelzzone Verbrennungsreaktionsprodukte zugeführt, die hinreichend sind, um eine Atmosphäre in der Glasschmelzzone mit einer Wasserdampfkonzentration von mindestens 30 Vol.% und vorzugsweise von mindestens 40 Vol.% zu bilden. Nicht der gesamte Wasserdampf in der Atmosphäre der Glasschmelzzone muß von der Verbrennungsreaktion stammen. Zum Beispiel kann Wasserdampf beispielsweise in Dampfform der Atmosphäre der Glasschmelzzone zugeführt werden, um das Erzielen der gewünschten Wasserdamptkonzentration in der Atmosphäre der Glasschmelzzone zu unterstützen.
Wasser wird in dei Glasschmelzzone als OH-Gruppen in dem schmelzflüssigen Glas gelöst, wahrend die Wasserdampfkonzentration in der Atmosphare der Glasschmelzzone bei 30 Vol.% oder mehr aufrechterhalten wird. Das Wasser wirkt als Flußmittel, wodurch der Bedarf an Alkalioxidflußmitteln verringert wird. Allgemein beträgt der Wassergehalt des mit dem Verfahren dieser Erfindung hergestellten Glases mindestens 300 ppm und vorzugsweise mindestens 400 ppm für Natron-Kalk-Silikat-Glas.
Das Wasser kann in das schmelzflüssige Glas eingebracht werden, um sich darin auf verschiedene Arten zu lösen. Die Atmosphäre mit dem hohen Wassergehalt innerhalb der Glasschmelzzone wird dazu führen, daß Wasser von der Atmosphäre in das schmelzflüssige Glas übergeht. Die Geschwindigkeit der Lösung des Wassers in dem schmelzflüssigen Glas kann dadurch erhöht werden, daß die Oberfläche der Grenzfläche zwischen dem schmelzflüssigen Glas und der Atmosphäre erhöht wird, und daß der Wasserpartialdruck in der Atmosphäre erhöht wird. Ferner kann Wasserdampf beispielsweise in Dampfform durch Hindurchperlen durch das schmelzflüssige Glas in die Glasschmelzzone eingebracht werden, was die Glas-Wasser-Kontaktfläche vergrößert und das schmelzflüssige Glas in Bewegung versetzt, wodurch sich die Grenzfläche weiter vergrößert. Ein anderes Verfahren zur Verbesserung der Wasserlösung besteht in der Rotation der Glasschmelzvorrichtung. Ein weiteres Verfahren zur Verbesserung der Wasserlösiing besteht in dem Schmelzen von glasbildenden Materialien in Suspension mittels einer Sauerstoff-Brennstoff-Flamme. Eine Sauerstoff-Brennstoff-Flamme ist eine Flamme, die aus der Verbrennung von Brennstoff und einem Oxidationsmittel mit einer Sauerstoffkonzentration von mindestens 35% entsteht. Auf diese Weise werden die glasbildenden Partikel durch die Hochtemperatur-Sauerstoff-Brennstoff-Flamme geleitet, wobei sie mittels der Kraft der die Flamme erzeugenden Fluide in Suspension gehalten werden.
Nachdem die glasbildenden Materialien die Glasschmelzvorrichtung 2 durchlaufen haben, werden sie in einem schmelzflüssigen Zustand durch den Durchlaß 6 in die Raffinierzone 3 und von dort in den Vorherd 4 geleitet. In der Raffinierzone 3 wird das schmelzflüssige Glas durch Entfernen von verbliebenen kleinen Gasblasen weiter homogenisiert und raffiniert. Das raffinierte Glas wird in dem Vorherd 4 verteilt, wo die Glastemperatur auf eine gewünschte Temperatur zur Formgebung reduziert wird. Das schmelzflüssige Glas aus dem Vorherd 4 kann direkt in ein Herstellungssystem für Glasprodukte eingebracht werden, welches der Herstellung von Glasprodukten wie z.B. Fasern, Flaschen und Flachglas dient.
Um den hohen Wassergehalt des endgültigen schmelzflüssigen Glases zu gewährleisten, weist die Atmosphäre sowohl der Raffinierzone 3 und der Vorherdzone 4 eine Wasserdampfkonzentration von mindestens 30 Vol.% auf Der Vorherd 4 oder die Raffinierzone 3 kann am einfachsten dadurch mit einer solchen Atmosphare beaufschlagt werden, daß Brennstoff mit einem Oxidationsmittel mit mindestens 35 Vol.% Sauerstoff vorzugsweise mindestens 50% Sauerstoff und am stärksten bevorzugt mit mindestens 90% Sauerstoff in der selben Art verbrannt wird, wie die Verbrennung ausgeführt wird, um die Glasschmelzzone 2 wie oben beschrieben mit Wärme zu beaufschlagen. Die Verbrennung von Brennstoff mit dem definierten Oxidationsmittel beaufschlagt nicht nur die Vorherd- oder Raffinierzone mit Wärme, sondern sie sorgt auch für eine Zuführ von Wasserdampf und, was sehr wichtig ist, sie beaufschlagt die betreffende Zone mit wesentlich verringerten Stickstoffvolumina. Diese verringerte Zufuhr von Stickstoff macht es möglich, daß die relativ geringe, der Atmosphäre zugeführte Wassermenge einen hohen Partialdruck erzeugt und leicht aufrechterhält, wodurch die ökonomische Herstellung von Glas mit niedrigem Alkaligehalt ermöglicht wird. Das Einblasen von Dampf, an Stelle von überschüssiger Luft wie bei herkömmlichen Raffiniervorrichtungen, wird bevorzugt wenn eine Kühlung in der Raffiniervorrichtung benötigt wird.
Das mittels des Verfahrens dieser Erfindung hergestellte Produktglas enthält eine verringerte Konzentration von Alkalioxiden und einen erhöhten Wassergehalt. Die erhöhte Wasserkonzentration muß nicht sehr groß sein, da Wasser ein Flußvermögen in schmelzflüssigem Glas aufweist, das etwa 50 bis 200 mal größer als das von Alkaliverbindungen pro Einheitsgewicht ist, so daß das Gewicht von Alkalioxiden in dem Glas um den 50- bis 200-fachen Betrag des Gewichtes des zusätzlich in dem Glas bei der Praxis dieser Erfindung gelösten Wassers verringert wird.
Die folgenden Beispiele werden zu Veranschaulichungs- oder Vergleichszwecken präsentiert, und sollen nicht beschränkend wirken
Glasbildende Materialien mit Sand, Kalk und wasserfreiem Natriumcarbonat als Hauptbestandteile wurden in einem Glasherstellungssystem ähnlich zu dem in der Figur veranschaulichten bei einer Glasherstellungsrate von 60 t (66 short tons) pro Tag verarbeitet. Die glasbildenden Materialien wurden mittels der von der Verbrennung von Erdgas mit Luft bei einer Befeuerungsrate von 3634 kW (12,4 Millionen BTU) pro Stunde erzeugten Wärme geschmolzen. Die Atmosphäre in der Glasschmelzvorrichtung wies 16 Vol.% Wasser, 71 Vol.% Stickstoff, 10 Vol.% Kohlendioxid und 3 Vol.% Sauerstoff auf Die Atmosphären sowohl in der Raffinierzone als auch in der Vorherdzone wiesen weniger als 20 Vol.% Wasser auf. Aus dem Glas wurden Glasflaschen gebildet. Das Glas wurde analysiert, und es stellte sich ein Wassergehalt von 430 ppm und ein Alkaligehalt von 14,8 Gew.% heraus.
Das Verfahren wurde wiederholt, jedoch wurde die Wärme mittels der Verbrennung von Erdgas mit technisch reinem Sauerstoff bei einer Befeuerungsrate von 3253 kW (11,1 Millionen BTU) pro Stunde erzeugt. Die Atmosphäre in der Glasschmelzvorrichtung wies 39 Vol.% Wasser, 34 Vol.% Stickstoft, 25 Vol.% Kohlendioxid und 2 Vol.% Sauerstoff auf. Jedoch wiesen die Atmosphären sowohl in der Raffinierzone als auch in der Vorherdzone weniger als 20 Vol.% Wasser auf. Nach fast 200 Stunden Sauerstoffbefeuerung betrug der Wassergehalt des Glases nur 540 ppm, was wesentlich weniger ist als der Wert von 752 ppm, der auftreten würde, wenn basierend auf der Atmosphäre in der Schmelzvorrichtung Wasser-Gleichgewichtsbedingungen erzielt werden könnten. Die Erfindung beinhaltet die Erkenntnis, daß eine reine Sauerstoffbefeuerung in der Schmelzvorrichtung unzureichend ist, um effektiv Glas mit niedrigem Alkaligehalt und hohem Wassergehalt herzustellen, da sich entweder das Wasser nicht vollständig in der Glasschmelzzone allein lösen wird, oder das Wasser aus dem schmelzflüssigen Glas in den stromabwärtigen Zonen entweicht.
Zur Veranschaulichung der Wirksamkeit der Erfindung wurde ein Glasherstellungssystem ähnlich zu dem in der Figur veranschaulichten verwendet, um Glas auf Natron-Kalk-Basis und Glas auf Blei-Basis unter herkömmlicher Luftbefeuerung herzustellen, wobei die Atmosphäre in jeder der drei Zonen weniger als 20 Vol.% Wasser enthielt, und ebenso wurden solche Glasarten gemäß der Praxis dieser Erfindung unter Verwendung von reiner Sauerstoffbefeuerung hergestellt, wobei die Atmosphäre in jeder der drei Zonen mehr als 30 Vol.% Wasser enthielt. Die berechneten Ergebnisse sind in Tabelle 1 in Prozent angegeben, wobei die Spalten 1 und 3 die Analyse von Natron-Kalk- bzw. Bleiglas zeigen, welches mit herkömmlicher Luftbefeuerung hergestellt wurde, Spalte 2 die Analyse von Natron-Kalk-Glas zeigt und Spalte 4 die Analyse von Bleiglas zeigt, welches unter Anwendung der oben beschriebenen Praxis der Erfindung hergestellt wurde.
Nachdem das schmelzflüssige Glas durch den Vorherd gelangt ist, kann es wünschenswert sein, den hohen Wassergehalt des Glases zu verringern. Der Grund dafür ist, daß sich Glas mit einem geringeren Wassergehalt bei der Herstellung von Glasprodukten wie z.B. Flaschen schneller versteift. Ferner ist Glas mit einem niedrigen Alkali- und einem niedrigen Wassergehalt chemisch beständiger. Eine Möglichkeit zur Verringerung des Wassergehalts des mit dem Verfahren dieser Erfindung hergestellten, schmelzflüssigen Glases besteht darin, ein trockenes Fluid, wie beispielsweise trockene Luft, über die Oberfläche des schmelzflüssigen Glases in einem stromabwärtigen Abschnitt des Vorherdes oder nach dem Durchlaufen des Vorherdes und vor dem Durchlaufen einer Formmaschine zu leiten. Unter trocken soll hier ein Wassergehalt von weniger als 300 ppm verstanden werden. Auf diese Weise werden Glasprodukte mit sowohl einem niedrigeren Alkali- als auch einem niedrigeren Wassergehalt des Glases hergestellt.
Bei einer anderen Ausführungsförm der Erfindung kann das schmelzflüssige Glas von der Glasschmelzzone zu einer oder mehreren Formmaschinen geleitet werden, während das schmelzflüssige Glas vor einem Kontakt mit einer Atmosphäre mit weniger als 30 Vol.% Wasserdampf bewahrt wird. Eine genauere Definition dieser Ausführungsform besteht in:
einem Verfahren zum Herstellen von Glas unter Verminderung der Menge von als Flußmittel erförderlichem Alkali, bei dem
(A) glasbildende Stoffe in eine Glasschmelzzone eingebracht werden;
(B) Brennstoff und Oxidationsmittel mit einer Sauerstoffkonzentration von mindestens 35 Vol.% verbrannt werden, wodurch die Glasschmelzzone mit Wärme beaufschlagt wird und ausreichend Verbrennungsreaktionsprodukte, einschließlich Wasserdampf, gebildet werden, um in der Glasschmelzzone eine Atmosphäre auszubilden, die mindestens 30 Vol.% Wasserdampf enthält;
(C) glasbildende Stoffe in der Glasschmelzzone durch Anwendung der der Glasschmelzzone zugeführten Wärme geschmolzen werden, um geschmolzenes Glas zu erzeugen;
(D) in dem geschmolzenen Glas Wasser gelöst wird, um als Flußmittel zu wirken, während die Wasserdampfkonzentration in der Atmosphäre der Glasschmelzzone bei 30 Vol.% oder mehr aufrechterhalten wird; und
(E) geschmolzenes Glas einer Formmaschine zugeführt wird, während das geschmolzene Glas vor einem Kontakt mit einer Atmosphäre mit weniger als 30 Vol.% Wasserdampf bewahrt wird.
Eine Möglichkeit zur Erzielung des oben definierten Schrittes (E) besteht darin, daß das geschmolzene Glas durch eine Raffinierzone und/oder eine Vorherdzone geleitet wird, während der Wasserdampfgehalt der Atmosphären aller Zonen zwischen der Glasschmelzzone und der Formmaschine oder den Formmaschinen bei 30 Vol.% oder mehr gehalten wird.
Unter Verwendung dieser Erfindung kann nun Glas mit einem niedrigeren Alkaligehalt hergestellt werden, während es dennoch ein hinreichendes Flußvermögen aufweist, um auf effektive Weise Glasprodukte herzustellen.

Claims

1.Verfahren zum Herstellen von Glas unter Verminderung der Menge von als Flußmittel erforderlichem Alkali, bei dem:

(A) glasbildende Stoffe in eine Glasschmelzzone eingebracht werden;

(B) der Glasschmelzzone Wärme zugeführt wird;

(C) glasbildende Stoffe in der Glasschmelzzone durch Anwendung der der Glasschmelzzone zugeführten Wärme geschmolzen werden, um geschmolzenes Glas zu erzeugen;

(D) in dem geschmolzenen Glas Wasser gelöst wird, um als Flußmittel zu wirken; und

(E) geschmolzenes Glas einer Formmaschine zugeführt wird;

dadurch gekennzeichnet,

daß in dem Verfahrensschritt (B) Brennstoff und Oxidationsmittel mit einer Sauerstoffkonzentration von mindestens 35 Vol.% verbrannt werden, wodurch zusätzlich zu der Beaufschlagung der Glasschmelzzone mit Wärme auch ausreichend Verbrennungsreaktionsprodukte, einschließlich Wasserdampf, gebildet werden, um in der Glasschmelzzone eine Atmosphäre auszubilden, die mindestens 30 Vol.% Wasserdampf enthält; und

daß in dem Verfahrensschritt (D) die Wasserdampfkonzentration in der Glasschmelzzonenatmosphäre auf 30 Vol.% oder mehr gehalten wird.

2 Verfahren nach Anspruch 1, bei dem im Verfahrensschritt (E) das geschmolzene Glas frei von Kontakt mit einer Atmosphäre gehalten wird, die weniger als 30 Vol.% Wasserdampf enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem in dem Verfahrensschritt (E) geschmolzenes Glas von der Glasschmelzzone in eine Raffinierzone geleitet wird und eine Atmosphäre mit einer Wasserdampfkonzentration von mindestens 30 Vol.&sup0;% in der Raffinierzone aufrechterhalten wird.

4 Verfahren nach Ansprüchen 2 und 3, bei dem in dem Verfahrensschritt (E) ferner geschmolzenes Glas von der Raffinierzone in eine Vorherdzone gebracht wird und in der Vorherdzone eine Atmosphäre mit einer Wasserdampfkonzentration von mindestens 30 Vol.% aufrechterhalten wird wonach das geschmolzene Glas der Formmaschine zugeführt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zusätzlich Wasserdampf in die Glasschmelzzonenatmosphäre eingeleitet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei dem der Raffinierzone Wärme durch die Verbrennung von Brennstoff mit Oxidationsmittel, das eine Sauerstoffkonzentration von mindestens 35 Vol.% hat, zugeführt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ferner Wasserdampf blasen durch das geschmolzene Glas in der Glasschmelzzone hindurchgeleitet werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das geschmolzene Glas in der Glasschmelzzone in Bewegung gebracht wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Glasschmelzzone von einem rotierenden Glasschmelzofen gebildet wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die glasbildenden Stoffe in Suspension mittels einer Sauerstoff-Brennstoff-Flamme geschmolzen werden.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Oxidationsmittel eine Sauerstoffkonzentration von mindestens 90 Vol.% hat.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Oxidationsmittel technisch reiner Sauerstoff ist, der mindestens 99,5 Vol.% Sauerstoff aufweist.

13 Verfähren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ferner trockenes Gas oder Dampf die weniger als 300 ppm Wasser enthalten, über die Oberfläche des geschmolzenen Glases geleitet werden und danach das geschmolzene Glas der Formmaschine zugeführt wird.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Gewicht an Alkalioxiden in dem geschmolzenen Glas von 0,2 bis 2,0 Gew.% für jede Steigerung des Gehalts an in dem geschmolzenen Glas gelöstem Wasser um 0,01% reduziert wird.