CH373363A - Verfahren zur Reinigung von Quarzsand bzw. Herstellung reiner Quarzschmelze - Google Patents

Description

  Verfahren zur Reinigung von Quarzsand bzw. Herstellung reiner Quarzschmelze    Quarzsand ist der Hauptbestandteil bei der Her  stellung von     Gegenständen    aus geschmolzenem Quarz  und von Glas. Der Sand kann verschiedene Ver  unreinigungen     enthalten,    z. B. Eisen, Kalzium, Ma  gnesium, Bor, Aluminium und Titan in verschiedenen  Formen.  



  Diese Verunreinigungen haben auf das erwünschte  Produkt sehr schädliche Einflüsse. Eisenverunreini  gungen z. B. können in Form von festen Körnern aus  Eisenerzen oder anderen eisenhaltigen, z. B. Eisen in  fester Lösung .enthaltenden; Mineralien auftreten. Bei  spiele für solche Verunreinigungen sind Eisenglanz,       Magneteisenstein,        Brauneisenstefin,        Pyrit,    Hornblende,       Biotit,        Ilmenit    und Granat, weiter     Muskovit,        Serizit,          Rutil    und     Zirkon.     



  Der Grad der     Entfärbung    von Quarzgegenständen  und von Glas ist direkt proportional zur Entfernung  von farbigen Verunreinigungen, z. B. Eisenverbin  dungen, aus dem verwendeten Quarzsand. Diese Ver  unreinigungen können auch Chemikalien verunreini  gen, wenn ein aus     geschmolzenem    Quarz hergestelltes  Gefäss z. B. zur     Aufnahme    von Chemikalien verwen  det wird. So werden z. B. in der Industrie     Behälter     aus     geschmolzenem    Quarz verwendet zur Aufnahme  fluoreszierenden     Pulvern    beim Brennen derselben.  Weiter wird     geschmolzener    Quarz auch zur Herstel  lung von reinem     Silizium    verwendet.

   Bei der Verwen  dung von Geräten aus geschmolzenem Quarz, z. B.  Muffeln und chemische Retorten, in der chemischen  Industrie können diese bis auf     14.00     C_ erhitzt wer  den, und bei     hohen    Temperaturen können Ver  unreinigungen im geschmolzenen Quarz den Durch  tritt von Infrarotstrahlen aufhalten oder die Wärme  verschieden gut leiten, so dass lokale Wärmespannun  gen entstehen, welche die Zerstörung des Gefässes zur  Folge haben können. Die Verunreinigungen können    auch verschiedene Ausdehnungskoeffizienten aufwei  sen, wodurch das Gefäss noch zusätzlichen Spannun  gen ausgesetzt wird.  



  Gegenstand des vorliegenden Patentes ist nun ein  Verfahren zur Reinigung von Quarzsand bzw. Her  stellung reiner Quarzschmelze, welches dadurch ge  kennzeichnet ist, dass roher Quarzsand mit     einer     halogenhaltigen Verbindung gemischt wird, welche  beim Erhitzen in eine flüchtige, mit dem Quarz prak  tisch nicht reagierende Verbindung und in ein Halo  gen oder eine     Halogenwasserstoffsäure    zerfällt, wor  auf das Gemisch mindestens auf die Zersetzungstem  peratur der halogenhaltigen Verbindung erhitzt wird.  Als Verbindungen dieser Art werden vorzugsweise  entsprechende     Fluoride    oder Chloride, z. B.     Am-          moniumhalogenid'e,    wie z. B.     Ammoniumchlorid;    ver  wendet.

   Die genannten Verbindungen können dem  rohen Quarzsand in trockener Form oder gelöst zu  gesetzt werden. Die     halogen-    oder     halogensäure-          abgebende    Verbindung kann in einer Konzentration  von ungefähr 0,1 bis 5     Prozent        des;    Sandgewichtes  oder mehr zugesetzt werden, aber höhere Konzentra  tionen dienen keinem nützlichen Zweck, ausser wenn  der Sand stark verunreinigt ist.  



       Der    Sand mit z. B.     Ammoniumchlorid    kann dann  durch irgendeines der bekannten     Verfahren    erhitzt  und, wenn erwünscht, gleichzeitig geschmolzen wer  den, z. B. in einem stationären elektrischen Ofen  oder in einem     Zentrifugalofen,    der von aussen erhitzt  wird, oder in einem     Zentrifugalofen,    in welchem die  Wärme von     einem    im Inneren angeordneten elektri  schen Lichtbogen, einer Kohlenstange oder     ähnlichem     geliefert wird.  



  Indem der     Quarzsand    z. B. bis auf die Schmelz  temperatur erhitzt wird, kann     daraus    reiner     geschmol-          zener    Quarz wie folgt hergestellt werden:      In einem stationären elektrischen Ofen wird mit       Ammoniumehlorid    gemischter Quarzsand in den       ringförmigen    Raum zwischen einem Schutzrohr aus  geschmolzenem Quarz und. einer     Stahlform    gegossen,  wobei die ganze Anordnung auf der unteren Elek  trode eines elektrischen Ofens montiert ist. Eine Koh  lenstange wird in der Mitte des Schutzrohres an  geordnet und eine obere Elektrode mit der Kohlen  stange verbunden.

   Strom wird durch die Elektrode  und die Kohlenstange fliessen gelassen, und der Sand  wird bis auf eine bestimmte Dicke     geschmolzen,    wor  auf die obere Elektrode abgeschaltet und die Koh  lenstange entfernt werden. Aus dieser Schmelze kön  nen dann Gegenstände geformt werden. Zu diesem  Zwecke wird z. B. ein Blasrohr, welches mit einer       Druckluftquelle    verbunden ist, in die heisse, hohle  Masse des geschmolzenen Quarzes eingeführt und die  geschmolzene Masse vom     ungeschmolzenen    Sand ent  fernt. Die heisse Masse wird in eine geeignete Form  gebracht, worauf Luft in ihr Inneres geblasen: wird,  wodurch der gewünschte Gegenstand aus geschmol  zenem Quarz geformt wird, der dann aus der Form  entfernt und abgekühlt werden kann.  



  Offenbar     zerfällt    bei der oben geschilderten Aus  führungsform die     halogenhaltige    Verbindung während  des     Erhitzens    und     bil'd'et    mit den Verunreinigungen  im Quarzsand flüchtige Verbindungen. Da sich die  Hitze von der Mitte der Masse nach aussen ausbrei  tet, findet ein kontinuierlicher, progressiver Zerfall  der halogenhaltigen     Verbindung    statt, wobei die  Quarzschmelze gereinigt und die mit den Verunreini  gungen gebildeten flüchtigen Verbindungen wegdestil  liert werden.    Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann  auch bei der Reinigung von Sand für die Glasherstel  lung angewandt werden.

   Zum Beispiel können Quarz  sand und eine     halogenhaltige    Verbindung, wie Am  moniumchlorid, gemischt und durch einen Drehofen  oder     ähnliches        geführt    werden, in welchem die  Temperatur ausreicht, um das     Ammoniumchlorid    zu  zersetzen und die Chloride zu destillieren. Diese Be  handlung entfernt     Verunreinigungen,    welche in der  Oberfläche der Sandkörner absorbiert sind, sowie  diskrete Teilchen von im Sand verteilten Verunreini  gungen. Der aus dem Drehofen austretende Sand ist  sehr gut gereinigt und kann zur Herstellung von Glas  verwendet werden.  



  Die Farbe von Gegenständen aus geschmolzenem  Quarz, welche aus     entsprechend    der Erfindung be  handeltem Sand     hergestellt    sind, ist mindestens so  gut, wie die Farbe von Quarzgegenständen, die aus  bekanntem chloriertem     Sand    hergestellt sind. Die aus       erfindungsgemäss    gereinigtem Sand hergestellten Er  zeugnisse können mit einem Bruchteil der Kosten her  gestellt werden wie die aus dem chlorierten Sand her  gestellten, und es sind dabei keine Vorrichtungen  ausser den normalerweise für Schmelzbehandlungen  verwendeten erforderlich.    <I>Beispiel 1</I>  <B>11,5</B> kg stark verunreinigter Quarzsand wurden  mit<B>11,5</B> g trockenem     Ammoniumchlorid    gemischt.

    Der     verwendete    Sand war nicht richtig gewaschen und  enthielt noch Lehm. Das Gemisch von Sand und       Ammoniumchlorid    wurde dann in einen stationären  elektrischen Ofen gebracht, und der Strom (26 Volt,  1600 Ampere) wurde während 15 Minuten fliessen  gelassen. Die heisse Masse des geschmolzenen Quar  zes wurde dann aus dem, Ofen entfernt und in eine       Form    gegeben, worauf Luft in sie hineingeblasen  wurde. Dann wurde der Gegenstand aus geschmol  zenem Quarz     abgekühlt.    Die Farbe dieses Gegen  standes war durchscheinend und weiss.

   Sie war viel  weisser als diejenige eines ähnlichen Gegenstandes,  der aus einem ähnlichen, aber vor dem Schmelzen  nicht mit     Ammoniumchlorid    gemischten Sand her  gestellt worden war. Der aus dem unbehandelten  Sand     hergestellte    Gegenstand war dunkelgrau mit  deutlichen, über den ganzen Gegenstand verteilten       braunen    und schwarzen Flecken.    <I>Beispiel Il</I>  91 kg eines normalen rohen Quarzsandes wurden  mit 91g     Ammoniumchlorid    gründlich gemischt. Das  Gemisch wurde dann in einen elektrischen Ofen ge  geben, und der Strom (40 Volt, 1700 Ampere) wurde  während einer Stunde fliessen gelassen.

   Es wurde ein  geschmolzener Quarzgegenstand von einem hervor  ragenden Weiss erhalten, welcher viel weisser war als  ein Gegenstand, der aus ähnlichem, aber nicht mit       Ammoniumchlorid        behandeltem    Sand hergestellt  wurde.  



  Aussen den     oben    erwähnten Vorteilen des Ver  fahrens der vorliegenden     Erfindung    ermöglicht dieses  Verfahren die Herstellung gleichmässigerer Serien,  das heisst Quarzgegenstände, welche aus erfindungs  gemäss     gereinigtem    Sand hergestellt werden, haben  eine gleichmässige gute weisse Farbe, während bisher  einige Gegenstände aus anderen Quarzsanden schön  weiss waren, wobei aber eine gleichmässige gute Farbe  nicht erhalten werden konnte, wenn nicht die be  kannten teuren chlorierten Sande verwendet wurden.  Das Verfahren nach der vorliegenden     Erfindung    er  möglicht jedoch die Herstellung von Gegenständen,  welche ein besseres Aussehen haben und auch vom  Nützlichkeitsstandpunkt aus wünschbarer sind.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Reinigung von Quarzsand bzw. Herstellung reiner Quarzschmelze, dadurch gekenn zeichnet, dass roher Quarzsand mit einer halogen- haltigen Verbindung gemischt wird, welche beim Er hitzen in eine flüchtige, mit dem Quarz praktisch nicht reagierende Verbindung und in ein Halogen oder eine Halogenwasserstoffsäure zerfällt, worauf das Gemisch mindestens auf die Zersetzungstempe ratur der halogenhaltigen Verbindung erhitzt wird. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, d'ass als halogenhaltige Verbindung ein Ammoniumhalogenid verwendet wird. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, d'ass als halogenhaltige Verbindung Ammoniumchlorid verwendet wird.