203065. lajstromszámú szabadalom • Eljárás bórtartalmú üveg, vagy máz alapanyag-keverékének a granulálására
HU 203065A A találmány bórtartalmú üvegek (bórszilikát üvegek) és bórtartalmú mázak alapanyag-keverékének granulálásira szolgáló eljárásra vonatkozik. A bórtartalmú üvegek és mázak porszerű nyersanyag-keverékeinek olvasztásakor a szokásos módon alkalmazott anyagok (mint például a bórsav) esetében igen nagy a bór-trioxid veszteség, mivel az olvasztáshoz felhasznált füstgáz, a távozó vízgőz és a magasabb hőmérséklet (1000-1600 ‘C) hatására jelentős mennyiségű bórsav távozik és szublimál. Ugyancsak jelentős lehet a gázok által a kemencéből elvitt kalcinált szóda, a különböző színező és egyéb illékony komponensek vesztesége is. A porszerű, esetenként nagy víztartalmú nyersanyag-keverék olvasztása tehát az intenzívebb bórtrioxid, alkáli karbonátok és más alkotórészek eltávozása miatt gazdaságüag hátrányos, az üveg összetétele ingadozó, az egy berendezések (rekuperátorok) hidegebb részein lerakodó por (bórsav, szóda) okozta korrózió, valamint a közvetlen környezet szennyezése jelentős. Kevésbé illékony, vízmentes vagy vízszegény bórvegyületek bórsav helyetti alkalmazása akadályokba ütközik. A B2O3 például rendkívül nagy higroszkópossága miatt nehezen kezelhető, és a szódának, vailamint más komponenseknek az eltávozását nem gátolja meg. A vízmentes borax (Na2B407) alkalmazásának az a legfőbb akadálya, hogy ezzel a vegyülettel általában nem biztosítható a nagy bórtartalmú, hőálló üvegek és mázak megfelelő N2O - B2O3 aránya, mivel azok bór-trioxid tartalma lényegesen nagyobb. E problémát kiküszöbölendő a 2 934 444. számú USA szabadalmi leírásban bóraxból és bórsavból kialakított vízmentes poliborátot javasolnak a keverékhez adagolni. A Wessel, Schier és Wanger: „Süikattechnik” (1965) című könyvből megismerhető eljárás szerint 1:2 mólarányú bórax-bórsav 1-2 cm vastagságúra rétegzett keverékéből 200 ”C-on 1 órás időtartalmú hőkezeléssel és azt követő őrléssel kaptak olyan Na2O.3B2O3.XH2O összetételű poliborátot, amelynek az olvasztása csekély B2O3 veszteséggel járt. Az így képződött poliborát 1-2 mól vizet tartalmazott. A képződött alkáli poliborátokat röntgen- és differenciál termo-analítikai vizsgálatokkal is kimutatták. Bár a keverékben kialakított poliborátokkal jelentős javulás érhető el a szokásos (bórsavat vagy bóraxot tartalmazó) keverékhez képest, a poliborátot tartalmazó keverék porformában történő feldolgozását (elsősorban a kemencébe adagolását) kedvezőtlen jelenségek kísérik (a keverék például szegregálódhat) és a porzás továbbra is fennáll. A porzás és szegregálódás egyik lehetséges eszköze a granulálás. Az 1 557 797. számú francia szabadalmi leírás szerint alkáli földfém-karbonátokat tartalmazó nyersanyag-keveréket granulálnak. E technológia segítségével jó mechanikai tulajdonságokkal rendelkező, könnyen kezelhető és jól feldolgozható, porzás és szétválás mentes granulátumot, brikettet, vagy extrudált szemcsés alapanyagot lehet különféle szemcséző készülékkel (granuláló-tányér, dob, brikettező, extrudáló gép stb.) előállítani. Az eljá1 rásnak az a lényege, hogy a keveréket víz és alkálihidroxid hozzáadásával nedvesítik és granulálják. A nedves szemcsékben, granulátumban szárítás, illetve hőkezelés hatására végbemegy egy reakció az alkálifhidroxid és az alkáli földfém karbonátok (Ca- CO3, MgC03) között, amelynek hatására a granulált szemcsék igen jó mechanikai szüárdságra tesznek szert. A granulálásra felhasznált víz 6-14%, az alkáli hidroxid (NaOH) az üveg Na2Ü tartalmának megfelelő mennyiségű vagy annál kevesebb. A granulálás utáni hőkezelést pedig 100-110 'C-on végzik. Hasonló eljárás ismerhető meg nátron-üvek keverék gr anulálására a 3 542 534. számú USA szabadalmi leírásból. Ennek az eljárásnak az a lényege, hogy a megfelelő finomságú porkeveréket 12-20% víz és a Na2Ü tartalom legalább 20%-ának megfelelő nátrium-hidroxid hozzákeverésével granulálják, célszerűen egy granuláló-tányéron, majd a granulátumot 130-180 “C-os kezdeti és 700 °C-nál kisebb véghőmérsékleten szárítják ill. hőkezelik. Az így előállított 4-20 mm-es szemcseméretű granulátumot szintén igen jó mechanikai szüárdság és kezelési tulajdonságok jellemzik. A jobb hővezetési tulajdonságok miatt a szabadalmi leírás szerint az üvegolvasztó kemence teljesítménye 130 tonnáról 180 tonnára emelkedett, miközben jelentősen csökkent a szükséges tüzelőanyag mennyisége. E fent ismertetett két eljárás hátránya, hogy csak viszonylag nagy, kb. 18-20% szóda-tartalmú nátronüvegek alapkeverékének a granulálására alkalmasak. További problémát jelent, hogy a granulálás mindkét esetben jelentős mennyiségű víz felhasználásával történik, amelynek az eltávolítása a granulálási követő szár ítás vagy hőkezelés energia-szükségletét nagymértékben megnöveli. A találmány feladata, hogy olyan eljárást szolgáltasson bórszilikát üvegek és bórtartalmú mázak por alakú alapanyag-keverékeinek a granulálására, amelynek segítségével lehetőség szerint közel egységes méretű, gömb alakú, a követelményeknek megfelelő szüárdságú és homogén összetételű granulátum állítható elő külön kötőanyag bevitele, tehát az összetétel módosítása, vagy nagyobb (például szárítással eltávolítandó) mennyiségű víz felhasználása nélkül, előnyösen egyetlen technológiai lépésben (és berendezésben), kedvezően alacsony energiafordítással, akár szakaszos, akár folyamatos üzemben. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a bórszüikát üvegek és bórtartalmú mázak 4-6% nedvességtartalommal rendelkező nyersanyag-keverékének néhány komponenséből (bórsav, szóda) már viszonylag alacsony hőmérsékleten (40-140 *C-on) igen nagy koncentrációjú oldat-olvadék fázis keletkezik, mely jól nedvesíti a nem oldódó komponensek (például homok) szemcséinek a felületét. (A bórsav oldhatósága 20 °C-on 4 g/100 g, 100 °C-on 30 g/100 g víz; a kalcinált szóda oldhatósága 0 °C-on 7 g/100 g, 100 °C-on pedig 48 g/100 g víz; a kristályos szóda oldhatósága 0 °C-on 21 g/100 g, 100 *C- on 421 g/100 g víz). Ez az oldat-olvadék fázis a 4-6% nedvességet kristályvízként megkötő kristályos szóda 32 °C-on bekövetkező olvadékából, továbbá a magasabb 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
