專利名稱:可玻璃化物質(zhì)熔融與精制的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種可玻璃化物質(zhì)熔融與精制的方法,以便連續(xù)地將熔融玻璃供給玻璃成型裝置。
更具體地涉及平板玻璃成型裝置,如浮法玻璃成型設(shè)備或平板玻璃成型設(shè)備,但也涉及瓶、燒瓶類型的中空玻璃成型設(shè)備、隔熱或隔聲的礦棉類的玻璃纖維成型設(shè)備或所謂增強織物玻璃絲的成型設(shè)備。
對這些方法進行了許多研究工作,這些方法簡略地包括第一個熔化步驟,接著是精制步驟,其精制步驟在于采用熱方法與化學(xué)方法調(diào)節(jié)熔融玻璃,還在于除去熔融玻璃中的不熔物、氣泡以及消除成型之后出現(xiàn)的任何缺陷成因。
在熔化方面,因此例如研究過加速其熔化,或提高其能量的效率。于是可以列舉一種方法,該方法以均勻與控制地快速加熱可玻璃化物質(zhì),同時進行強烈的機械混合,能夠使還是固體的可玻璃化物質(zhì)與已經(jīng)是液相的可玻璃化物質(zhì)充分接觸。這個方法在專利FR-2 423 452、FR-2281 902、FR-2 340 911、FR-2 551 746中具體地描述過,這種方法一般使用浸沒式電極類型的電加熱設(shè)備。
還曾研制另外一類熔化方法,例如在US-3 627 504、US-3 260 587或US-4 539 034中描述的一類方法,這些方法使用浸沒式噴嘴,即通常以與爐底相平的方式配置的以氣體與空氣進料的噴嘴作為加熱設(shè)備,以便在液化過程中火焰甚至在可玻璃化物質(zhì)內(nèi)部散開。
在任何情況下,與“通常的”熔化相比,雖然可有效地達到非常顯著地降低可玻璃化物質(zhì)在熔化室中的停留時間,大大提高生產(chǎn)率,但另一方面,熔化玻璃呈難以精制的泡沫狀,則特別難以保證最終玻璃,特別是光學(xué)玻璃的質(zhì)量。
在精制方面還作過一些研究工作。因此,例如由專利EP-775 671與專利US-4 919 697知道,至少在減壓下進行部分精制操作,這樣例如能夠得到硫酸鹽非常貧的高氧化還原的玻璃。但是,這種精制可產(chǎn)生強烈的泡沫,這種泡沫可能難以控制與消除。
因此,本發(fā)明的目的是改進熔化與精制方法,具體地涉及使用比較緊湊的和/或運行更靈活和/或生產(chǎn)效率更高的設(shè)備,并且這些工業(yè)優(yōu)點又不會損害所生產(chǎn)玻璃的質(zhì)量。
本發(fā)明首先一個目的是可玻璃化物質(zhì)的熔化與精制的方法,其特征在于將下述兩個特征結(jié)合起來一方面,可玻璃化物質(zhì)熔化時所需要的全部或部分熱能由一種或多種化石類燃料與至少一種助燃氣體燃燒提供,將所述的燃料/氣體或來自燃燒的氣態(tài)產(chǎn)物在可玻璃化物質(zhì)物料液面的下面噴入。
另一方面,熔化之后的可玻璃化物質(zhì)的精制包括至少一步使其置于次大氣壓下的步驟。
已證實在使用為簡化起見在下面稱之“采用浸沒式噴嘴”熔化與采用減壓精制之間在工業(yè)上具有極有利的協(xié)同作用。
但是,因這種結(jié)合還遠未能被采用,還會預(yù)料到只能以中等玻璃質(zhì)量為代價才可達到上述的所有這些優(yōu)點,它已不是這種情況。這是因為盡管減壓精制原理是已知的,但其原理是難以使用的,并且還沒有把握達到與采用通常的精制技術(shù)所達到的同樣的容許氣泡/不熔物殘留百分率。然而,在本發(fā)明中,通過改變尺寸參數(shù),使用這種非常特別的精制,這就是代替往精制區(qū)域供給“通常的”待精制熔融玻璃,這里實際上供給采用浸沒式噴嘴熔化所得到的玻璃,即在總是有泡沫的這個含意上的具有非常特定特征的玻璃,并且與標準玻璃的密度相比,其密度相當(dāng)?shù)汀2挥谜f,有可能在減壓下精制起始泡沫較多的玻璃。
然而令人驚奇地,證實這是可能的,因為發(fā)現(xiàn)這種來自采用浸沒式噴嘴熔化的有泡沫的玻璃還具有的特征是,只含有極少量在開始含有的或未含有的硫酸鹽。事實上,在從熔化玻璃室出來的玻璃中,以SO3重量表示的硫酸鹽含量一般低于600ppm,甚至低于200ppm或100ppm以下,更甚者低于50ppm,不必控制或降低在使用的原料中通常含有的硫酸鹽百分率,即無意甚至有意地往可玻璃化物質(zhì)中添加硫酸鹽。正是這種低硫酸鹽百分率,才能夠在減壓下有效地進行精制而沒有問題。相反,在待精制玻璃中高含量硫酸鹽或簡單地“標準”含量硫酸鹽,在減壓精制時,采用脫硫酸鹽處理會引起非常強烈的泡沫膨脹,這種膨脹難以控制。這種從熔化室排出的玻璃幾乎沒有硫酸鹽的事實,可以用由浸沒在可玻璃化物質(zhì)中的噴嘴燃燒產(chǎn)生的水的分壓作出解釋。值得指出的是,經(jīng)脫硫酸鹽處理的玻璃在浮法熔池中出現(xiàn)揮發(fā)性化合物問題很少,生成硫化錫的危險低,因此最后在玻璃板上錫缺陷的危險性也很低。在還原性玻璃的情況下,這就降低了硫化物的量(甚至完全除去),特別是降低了會帶來不太希望有的殘留的黃色/琥珀色硫化鐵的量,或降低了硫化鎳包裹物,在淬火類型熱處理時,這種包裹物可能引起玻璃碎裂。
還值得指出的是,根據(jù)本發(fā)明,從熔化室出來的玻璃的另外一個有利的特點雖然仍在精制的玻璃事實上呈一種泡沫形式,但可以控制它含有的氣泡尺寸,特別是在某些情況下可以幾乎除去所有最小的氣泡,即直徑約小于200微米的氣泡,在熔化后真正精制之前,在玻璃熔化時在其玻璃上進行一種“微-精制”,微-精制有利于氣泡聚結(jié)及較小氣泡消失,有利于較大的氣泡,并且在可玻璃化物質(zhì)中添加焦炭或硫酸鹽類型的精制助劑有利于這種微-精制。另外,這種從熔化室出來的玻璃的一般殘留不熔物的比率特別低,在這里也是如此,簡直就是氣泡尺寸,有利于熔化后的精制操作。
因此,本發(fā)明在甚至精制操作之前就能夠獲得硫酸鹽非常低的玻璃,甚至在精制之后硫酸鹽還很低的玻璃,這樣不需要為使其玻璃沒有太多硫酸鹽而純化/選擇可玻璃化物質(zhì)。相反地,甚至可以在開始時添加硫酸鹽,這是完全令人驚奇的,也是有利的。
采用本發(fā)明結(jié)合方法所得到的有利效果涉及該方法的能量成本采用浸沒式噴嘴熔化可以免去使用浸沒式電極類型的電熔化,其電熔化成本在某些國家可能是非常高的。另外,正是最重要的一點,正如下面將要詳細地說明的,采用浸沒式噴嘴熔化在液化中的可玻璃化物質(zhì)里產(chǎn)生對流混合。這種在還未液化的物質(zhì)與已經(jīng)液化的物質(zhì)之間非常強列的混合是極有效的,與采用通常的加熱方式相比,使用相同化學(xué)組成的可玻璃化物質(zhì),可在較低的溫度下和/或以快得多的速度就能夠達到熔化。減壓精制還能夠在較低的溫度下,快得多地精制玻璃。這是因為降低精制時的壓力,可導(dǎo)致在熔化的可玻璃化物質(zhì)中含有的氣體摩爾體積增加,由此該物質(zhì)含有的氣泡體積也增加,因此往熔池表面上升速度增加,并增加其排除速率。
減壓精制時,可以允許人們在比通常精制時更低的溫度下操作,實際上在采用浸沒式噴嘴熔化技術(shù)所使用的較低的溫度下操作。
根據(jù)本發(fā)明,在熔化與精制時碰到的溫度完全是相容的,彼此都適合,這些溫度均比通常方法中的低,僅僅根據(jù)能量成本,還通過選擇在制造這些設(shè)備時所使用的耐高溫材料類的物質(zhì),即熱腐蝕緩慢的物質(zhì),這在經(jīng)濟上是非常有意義的。
在熔化區(qū)域與在精制區(qū)域中停留時間也大大縮短并相容,這對生產(chǎn)效率、對其整個設(shè)備的生產(chǎn)能力明顯地具有非常正面影響。同時,本發(fā)明能夠得到很緊湊的設(shè)備這是因為采用浸沒式噴嘴熔化,再由于熔化引起非常強烈的混合,因此能夠大大降低熔化室的尺寸。此外進行減壓精制操作的一個或多個艙的尺寸也都有同樣的結(jié)果總之,該設(shè)備因此可以是很緊湊的,并且根據(jù)成本、簡化運行、降低結(jié)構(gòu)材料磨損等,其效益明顯。
關(guān)于熔化操作,選擇的助燃劑根據(jù)本發(fā)明可以是以空氣、富氧空氣為主要成分的助燃劑,或者甚至基本上以氧氣為主要成分的助燃劑。在該助燃劑中高濃度氧因下述各種原因事實上都是有利的它減少燃燒煙氣的體積,從能量觀點來看,這是有利的,還可避免出現(xiàn)可玻璃化物質(zhì)過度流化的危險,而這種過度流化可能導(dǎo)致將其物質(zhì)噴射到上部結(jié)構(gòu)、熔化室頂部。另外,得到的“火焰”較短,較易發(fā)射出來,這就能夠?qū)⑵淠芰勘容^快速地轉(zhuǎn)移到可玻璃化物質(zhì),如果希望的話,還可附帶地降低液化中可玻璃化物質(zhì)“熔池”的深度。這里談到了“火焰”,但這些火焰不一定是該術(shù)語通常意義上的火焰。如在下文所談到的,可以是更一般說的“燃燒區(qū)域”。另外,任何可將放出的污染氣體NOx降到最低。
關(guān)于燃料的選擇,這可以是氣體或非氣體的化石燃料類型的燃料,如天然氣、丙烷、燃料油或任何其他含烴燃料。還可是氫。采用本發(fā)明浸沒式噴嘴熔化的方法是一種使用氫的有利方法,另外,由于采用H2與O2燃燒所得到的火焰有低發(fā)射的特點,使用高架的非浸沒式的“空氣”噴嘴很困難。
在采用浸沒式噴嘴熔化時,將氧助燃劑與氫燃料結(jié)合起來使用是一種保證將噴嘴有效熱能轉(zhuǎn)移到熔化玻璃中的好方法,還導(dǎo)致一種完全“清潔”的方法,即除了可能來自于原料脫碳的產(chǎn)物之外,既不放出氮氧化物NOx,也不放出溫室氣體COx。
有利地,根據(jù)本發(fā)明在至少一個熔化室中進行熔化,其熔化室配置噴嘴,其配置成它們的燃燒區(qū)或燃燒氣體在熔化過程中在可玻璃化物質(zhì)物料中散開。于是可以讓它們穿過其側(cè)壁、底部和/或讓它們懸掛在上面,將它們固定在爐頂或任何合適的上部結(jié)構(gòu)上。這些噴嘴可以是這樣,它們的氣體供料管與它們通過的壁齊平。優(yōu)選的是這些管道至少部分地進入可玻璃化物質(zhì)物料中,以便避免火焰太靠近壁,并避免引起耐高溫材料過早磨損。還可以選擇只是注入燃燒氣體,即在熔化室外產(chǎn)生行燃燒區(qū)。
如上所述,已證實這種加熱方式因?qū)α髯饔脮鹂刹AЩ镔|(zhì)強烈混合于是燃燒即“火焰”或燃燒氣流兩者都形成對流環(huán),已熔化或還未熔化的物質(zhì)非常有效地持久地混合。于是獲得非常有利的“攪拌”熔化特征,不必使用不太不可靠的和/或能快速磨損的機械攪拌設(shè)備。
優(yōu)選地,調(diào)節(jié)熔化室中可玻璃化物質(zhì)物料的高度,以及燃燒或來自燃燒的氣體散開的高度,以便這些燃燒/氣體仍留在所述的可玻璃化物質(zhì)物料中其目的是在液化中仍保持這些對流循環(huán)環(huán)。
一般地,這類熔化能夠大大降低熔化室內(nèi)任何類型的粉塵和NOx類氣體,因為熱交換速度非???,因此避開了可能有利于生成這些氣體的溫度峰值。還大大減少放出COx類氣體。
還可以考慮采用可玻璃化材料預(yù)熱步驟進行熔化,但是其溫度比其液化時所必需的溫度低很多,例如至多900℃。為了進行這種預(yù)熱,可有利地回收煙氣的熱能。采用從煙中取出熱能,總體上可以降低設(shè)備特定能量的消耗。
可玻璃化材料可以包括原料,但也包括玻璃屑,甚至是用于玻璃化的廢料。它們還可以包括可燃燒的成分(有機物)因此,例如可以再循環(huán)涂有粘合劑的無機纖維(在隔熱或隔聲時使用的這類無機纖維,或在增強塑料時使用的無機纖維)、帶聚乙烯丁縮醛類聚合物板的層壓窗玻璃,如擋風(fēng)玻璃,或任何類型的復(fù)合材料,這種材料將玻璃與塑料復(fù)合在一起,例如某些瓶子。還可以再循環(huán)“玻璃-金屬或一些金屬的復(fù)合材料”,如以含有金屬的涂料起作用的窗玻璃,這些至今難以再循環(huán),因為這會出現(xiàn)在熔化室逐漸富集金屬,積累在底部面上的危險。但是根據(jù)本發(fā)明采用熔化進行的混合能夠避免這種沉積,因此能夠再循環(huán)例如涂有瓷漆層、金屬層和/或不同連接元件的窗玻璃。
本發(fā)明還有一個目的是借助在玻璃爐中采用浸沒式噴嘴熔化再循環(huán)所有這些含有玻璃的復(fù)合元件。具體地可以設(shè)置浸沒式噴嘴爐,其基本功能是由這些不同的再循環(huán)物質(zhì)制造玻璃片,然后,特定的玻璃片與標準玻璃片合并或不與標準玻璃片合并,可以用作通常玻璃爐的原料。
有利地,可以考慮在熔化過程中在可玻璃化物質(zhì)物料水平面之下往熔化室加入全部或部分可玻璃化物質(zhì)。可以在液化層物料上面以通常的方式加入部分這些物質(zhì),其余部分例如可采用蝸桿型供料設(shè)備加到液化層物料下面。因此可以在熔化室壁單個點或在不同的分布點直接地將這些物質(zhì)加入到液化中的物料里。這樣一種直接加入到處于液化過程的物料中(下面用“玻璃熔池”表示)的方法由于下述多個原因是有利的首先,這種直接加入可大大降低原料從玻璃熔池上面飛起的任何危險,因此從爐子排出的固體粉末百分率可降至最低。其次,這種直接加入可在所述物質(zhì)送到精制區(qū)域之前能夠較好地控制最短停留時間,根據(jù)浸沒式噴嘴布局,可在對流混合最強的地方選擇性地加入它們。這個或這些玻璃熔池加入點因此可以接近其表面,或可以在玻璃熔池中更深的地方,例如在玻璃熔池中的高度為從底部平面計玻璃熔池總高度的1/5至4/5處,或所述深度的1/3至2/3處。
曾看到,本發(fā)明的方法能夠再循環(huán)以與玻璃結(jié)合的復(fù)合產(chǎn)品狀的塑料,這些塑料因此可用作部分燃料。也可將采用浸沒式噴嘴熔化所必需的全部或部分燃料以固體燃料狀(聚合物類有機物質(zhì),炭)或甚至液體燃料引入,還也是有利的,這種燃料代替供給噴嘴的至少部分液體或氣體燃料(具體是化石燃料)。一般地,在本文中使用的術(shù)語“可玻璃化物質(zhì)”或“原料”包括獲得玻璃基體(或陶瓷或玻璃陶瓷)所必需的物質(zhì),但是還包括任何添加劑(精制添加劑等)、所有可能的液體或固體燃料(復(fù)合或非復(fù)合材料的塑料,有機物質(zhì),炭等)、以及任何類型的玻璃片。
本發(fā)明方法可以以高玻璃片比率進行。
如前面所述,因此本發(fā)明的精制是以呈泡沫狀的玻璃類的熔化狀的可玻璃化物質(zhì)進行。典型地,這種泡沫密度例如約為1-2,即體積質(zhì)量為1-2克/厘米3(與非泡沫玻璃密度為2.4相比),優(yōu)選地硫酸鹽含量以SO3重量計至多600ppm,甚至至多100ppm,大部分氣泡直徑至少200微米。因此,這種泡沫的體積質(zhì)量可以是0.5-2克/厘米3,優(yōu)選地是1-2克/厘米3。
為了提高精制性能,優(yōu)選地往可玻璃化物質(zhì)中添加各種精制助劑,其目的主要是從玻璃中除去從熔化階段開始出現(xiàn)的直徑小于200微米的氣泡,如前面所提到的。這可能涉及還原性添加劑,如焦炭(也允許調(diào)節(jié)玻璃氧化還原電勢)。在這種情況下,有利的是選擇平均粒度小于200微米的焦炭粉末。還可能涉及硫酸鹽。減壓精制可引起氣泡生長,其目的是使這種氣泡快速生長,并很容易地從玻璃熔池表面排出,并使其破裂。其他的精制助劑確切地說在熔化階段之后的精制階段是相當(dāng)有效的。它們尤其能夠使泡沫“不穩(wěn)定”例如涉及氟或含氟化合物或含氯化合物,更一般地還涉及鹵化物,或NaNO3類硝酸鹽;氟(鹵素)似乎降低玻璃粘度。因此,氟可能有利于除去在氣泡之間生成的薄膜,即這種除去薄膜有利于打破泡沫。氟還降低玻璃表面張力。
影響減壓精制時氣泡生長方式的其他因素是在熔化物質(zhì)之上的氣體性質(zhì)。當(dāng)然可以簡單地選擇空氣分壓。還可以選擇富含氮氣類惰性氣體的氣氛,甚至只選擇氮氣類惰性氣體的分壓。這是因為選擇氮氣類惰性氣體的殘余壓力有利于精制時表面氣泡破裂。實際上,正是非常高濃度的O2類型的氧化性氣體似乎是不利地減慢這種破裂。
有利地,在進行至少部分精制時次大氣壓是低于或等于0.5個大氣壓(0.5×105帕),優(yōu)選地約0.3-0.01大氣壓(約3×104-0.1×105帕)。
有利地,本發(fā)明的方法能夠在溫度不超過1400℃,優(yōu)選地至多1380℃或1350℃進行熔化和/或精制。
根據(jù)第一種方案,本發(fā)明精制可以在熔化室下游的至少一個靜態(tài)艙中進行,其靜態(tài)艙的至少一個區(qū)域置于減壓之下。
根據(jù)第二種方案,精制總是在熔化室下游,但在能夠進行旋轉(zhuǎn)的艙中進行,以便保證可采用離心進行精制,還有尤其是最上游的所述艙的至少一個區(qū)域置于減壓下。
第三種方案在于將上述兩種方案結(jié)合起來,具體地精制使用第一個靜態(tài)艙,有置于減壓下的區(qū)域,然后第二個旋轉(zhuǎn)艙,該艙還包括置于減壓下的區(qū)域,優(yōu)選地其壓力比靜態(tài)艙更低。
根據(jù)一種實施方式,本發(fā)明的方法考慮采用至少一個噴射流分配器設(shè)備處理熔化段與精制段之間,或在精制段開始時的熔化狀的可玻璃化物質(zhì)流。這種設(shè)備,例如一種鉆孔的元件,采用這種設(shè)備約束熔化玻璃流通過,能夠?qū)⑦@種熔化玻璃流分成大量的直徑小的熔化玻璃流。有利地選擇孔直徑,以便其直徑接近要除去氣泡的尺寸。因此,如果正好在精制艙大氣壓的區(qū)域下游配置噴射流分配器設(shè)備,則對采用噴射流分配器設(shè)備產(chǎn)生的絲很快地施加減壓作用,并能夠快速精制,甚至采用高玻璃流量也是如此。因此,以待精制玻璃供料精制艙可以變成與采用通到減壓容器中的拉絲模所達到的某些類似方式。
(在本發(fā)明范圍內(nèi),術(shù)語“上游”與“下游”系指在從可玻璃化物質(zhì)送到熔化室直到取出已精制玻璃的設(shè)備中玻璃流動的方向)。
本發(fā)明熔化/精制的方法能夠生產(chǎn)出具有各種不同組成與性質(zhì)的玻璃。由于其惰性低,另外還能夠從一種組成轉(zhuǎn)化成另一種組成,其轉(zhuǎn)化時間很短。
因此,能夠生產(chǎn)出相當(dāng)還原性的玻璃,這種玻璃的氧化還原性具體地高于或等于0.3。(氧化還原性定義為亞鐵FeO的鐵重量百分含量與以Fe2O3形式表示的該組成中總鐵重量含量之比)。
還能夠生產(chǎn)高SiO2含量的玻璃,例如至少72%(重量),甚至至少75%(重量),這些玻璃通常很難熔化,但很有利,尤其按照原料成本更是如此,因為它們的密度很低,并且它們與塑料的相容性非常好。還能夠生產(chǎn)出具有高堿土金屬氧化物含量的相當(dāng)特殊的玻璃,例如含有至少18%(重量)CaO,然而這類玻璃在比本發(fā)明更高的溫度下,采用通常的熔化方法有很強的腐蝕性,還可生產(chǎn)氧化鈉含量低,例如至多11%(重量)氧化鈉的玻璃,或具有非常低硫酸鹽含量,例如至多100ppm的玻璃。含有鐵、高氧化還原性但低硫酸鹽含量的玻璃還允許生產(chǎn)出具有殘留藍色的玻璃,這種玻璃例如在汽車與建筑平板玻璃領(lǐng)域中特別吸引人,也深受人們歡迎。因此可以得到選擇性很強的防曬玻璃,在其玻璃上涂防曬層,以便增強其熱性能,例如TiN類型的防曬層,具體地在專利EP-638 527與EP-511901中描述的防曬層。
本發(fā)明還有一個目的是熔化與精制裝置,尤其是適合實施上述方法的裝置,該裝置包括至少一個熔化室,其室配置以氣體類(天然)的一種或多種化石燃料與空氣或氧氣類助燃劑供料的噴嘴,所述噴嘴配置成將這些氣體或來自于燃燒的氣體加入到引入熔化室的可玻璃化物質(zhì)物料的液面以下,在熔化室下游至少一個精制艙,該艙包括至少一個能夠置于次大氣壓下的區(qū)域。
有利地,如前面所提到的,熔化室可以配置至少一個在玻璃熔池液面之下加入可玻璃化物質(zhì)的部件,特別是至少兩個部件,并優(yōu)選地在與渦桿類加料裝置相連的壁上呈孔狀。因此減少了粉末飛揚的危險,同時還可以將如二氧化硅之類的可玻璃化物質(zhì)在玻璃熔池上面引入,采用這種熔池可以進行預(yù)熱操作而沒有結(jié)塊的危險。
除了精制操作之外,本發(fā)明還涉及有關(guān)用于與玻璃熔池進行接觸的熔化室的壁的改進。多種方案都是可能的。在某些情況下,可以只是使用以氧化物為主要成分的已知耐高溫材料,如氧化鋁、二氧化鋯、鉻氧化物、所述AZS耐高溫材料(以氧化鋁、二氧化鋯和二氧化硅為主要成分)。通常,更可取的是將這些耐高溫材料與采用循環(huán)水類液體的冷卻系統(tǒng)結(jié)合起來(“水夾套”或在法國采用水箱冷卻)??梢栽O(shè)計在外側(cè)安裝水箱,這時耐高溫材料與玻璃直接接觸,或在內(nèi)側(cè)安裝水箱。水箱這時的功能是在接近耐高溫材料處產(chǎn)生較冷的玻璃流,這在本文中是特別強調(diào)的,因為采用浸沒式噴嘴產(chǎn)生的玻璃熔液對壁引起強烈的對流液流。
另一種方案是在玻璃熔池中不使用耐高溫材料,但只使用上面提到的水箱。
另一種方案是使用耐高溫材料,(可以與水箱類冷卻系統(tǒng)配合),讓這些耐高溫材料襯以耐高溫金屬填料,如鉬(或Mo合金)。這種填料與耐高溫材料壁可以保持一定的距離(例如1毫米至幾毫米),在玻璃熔池提供連續(xù)接觸表面(一塊或多塊Mo平板)或非連續(xù)接觸表面,(一塊或多塊鉆孔Mo板)。這種填料的目的是因沿耐高溫材料產(chǎn)生一層“靜態(tài)”玻璃層,甚至因消除了玻璃與這些填料的任何接觸,所以機械地避免了玻璃向著耐高溫材料的直接對流。
在熔化室,優(yōu)選地設(shè)計全部或部分浸沒式噴嘴,以便它們能夠?qū)⒁环N不參與燃燒的,代替(臨時)助燃劑和/或燃料的流體加入玻璃熔池中。這種液體可以是N2類惰性氣體或在玻璃熔池中立刻蒸發(fā)的液體水類冷卻流體。因此臨時停止燃燒,并同時繼續(xù)往噴嘴注入液體的事實,一般地有兩個目的或者希望停止噴嘴運行,更一般地例如停止在其系統(tǒng)中的熔化室運行,注入N2類惰性氣體能夠使該室在噴嘴處很安全,或者希望更換噴嘴,而另外的噴嘴在運行,并因此總是在熔化玻璃熔液存在下。在這種情況下,如下面將詳細說明的,通過噴嘴適當(dāng)?shù)貒娚渌軌蚺R時地使噴嘴上的玻璃凝固,同時產(chǎn)生一種“鐘狀物”,這樣留有一段時間足以進行這種更換而不會磨光噴嘴。
如上面所提到的,可以在本發(fā)明裝置的熔化室與精制艙之間,具體地正好在精制艙進口或在其最上游部分配備至少一個噴射流分配器設(shè)備??赡苁情_適當(dāng)尺寸孔的元件。
另外,值得指出的是,除采用的熔化方式之外還可以考慮這樣一種噴射流分配器設(shè)備這樣一種噴射流分配器設(shè)備允許以高玻璃流量較快地進行精制,不管達到玻璃熔化的方式如何,例如采用空氣噴嘴類型(不浸沒)的通常設(shè)備和/或采用浸沒式電極的電熔化。
同樣地,即使在大氣壓下進行精制,使用這種設(shè)備也可能是有利的。
然而,在采用浸沒式噴嘴熔化的情況下使用這種設(shè)備是特別有利的,所述熔化有產(chǎn)生非常高比率氣泡的泡沫的趨勢,和/或在減壓精制的情況下使用這種設(shè)備也是特別有利的,因為大大增加了本來已經(jīng)特別高的精制效率。
根據(jù)上面提到的第一種方案,精制艙是靜態(tài)的并處于垂直狀(即高度比其在地面的尺寸大得多)。根據(jù)第一個實施方案,這種精制艙包括一個基本垂直的內(nèi)隔板,這種隔板與其艙的內(nèi)壁配合確定了至少兩個通道。相繼地涉及第一條使熔化狀的可玻璃化物質(zhì)上升移動的管道,然后第二條使所述的可玻璃化物質(zhì)下降移動的管道,第一條管道優(yōu)選地是處于次大氣壓下。于是產(chǎn)生一種待精制玻璃的虹吸作用。這個艙有利地在精制艙進口處配置調(diào)整/調(diào)節(jié)熔化狀的可玻璃化物質(zhì)壓力損失的設(shè)備。同樣地,根據(jù)不同的標準,尤其是根據(jù)在減壓區(qū)域所選擇的降壓水平,考慮調(diào)節(jié)精制艙的高度。
根據(jù)第二種實施方案,在本發(fā)明范圍內(nèi)使用的靜態(tài)精制艙處于垂直狀,并包括在上部分加入待精制的熔化狀的可玻璃化物質(zhì)的設(shè)備,與在下部分已精制的可玻璃化物質(zhì)的排出設(shè)備,所述的可玻璃化物質(zhì)在所述艙中大致是垂直向下移動的。其原理例如可以由專利EP-231518、EP-253188、EP-257 238與EP-297 405說明書知道。
根據(jù)第二種方案,精制艙包括至少一臺能夠旋轉(zhuǎn)的設(shè)備,以保證采用離心法進行精制,所述設(shè)備的內(nèi)壁至少在其中間部分基本上構(gòu)成垂直的中空圓柱形狀。有利地,該設(shè)備包括所述上部次大氣壓的區(qū)域與所述下部仍處于大氣壓的區(qū)域,這些區(qū)域彼此通過一個或多個鉆孔金屬板類的機械部件分隔開。
根據(jù)優(yōu)選的構(gòu)思,該裝置在其上部通過流動管道型靜態(tài)供料部件供給熔化狀可玻璃化物質(zhì)。這些供料部件可以包括至少一個置于減壓下的艙,以便能夠給該設(shè)備供料和/或進行第一次精制操作。
應(yīng)該配備保證這根供料管道端與該裝置之間連接的密封件,即“活動接頭”類型的密封件或旋轉(zhuǎn)連接類型的密封件,這將在下面要作詳細描述。該裝置有利地安裝密度高于玻璃的捕獲固體微粒的設(shè)備,即具體地定位在該裝置下部區(qū)域,并在它們的內(nèi)壁中呈槽/溝狀的設(shè)備。優(yōu)選地,該裝置旋轉(zhuǎn)速度選定在100-1500轉(zhuǎn)/分。
該裝置還可以配置固定機械設(shè)備或跟隨其旋轉(zhuǎn)的設(shè)備,這些設(shè)備能夠剪切泡沫,并由高到低將泡沫帶到排出已精制玻璃的裝置下部區(qū)域。
這種設(shè)備具體呈開孔導(dǎo)流板狀、翼狀,它們安裝在所述裝置的上部區(qū)域。
這種采用通過減壓區(qū)域的離心精制方法是特別有效的。實際上,這種減壓在采用離心法進行完全精制之前能夠保證氣泡最大可能的生長這些氣泡在比它們的直徑大的裝置中快得多地被除去。這種減壓還能更加降低所生產(chǎn)玻璃中殘留硫酸鹽的含量。值得指出的是,已脫硫酸鹽的玻璃(這個提法也適于采用靜態(tài)精制的第一個方案)在浮法熔池中出現(xiàn)揮發(fā)性化合物的問題減少,生成硫化錫的危險減少,因此最后在玻璃板上錫缺陷的危險性也更少。這還確保在還原性玻璃的情況下沒有硫化物,特別是硫化鐵,這種硫化物會給出不太希望的殘留黃色/琥珀色,或硫化鎳包裹物,這些包裹物在進行淬火類型熱處理時就可能導(dǎo)致玻璃破裂。
在有相當(dāng)泡沫的玻璃精制的情況下,特別提到包括減壓段的離心精制。
通過下面
的兩種實施方案將更詳細地說明本發(fā)明◇圖1使用靜態(tài)精制裝置的熔化/精制圖示設(shè)備,
◇圖2使用離心精制裝置的熔化/精制圖示設(shè)備,◇圖3附圖2所示類型裝置的精制設(shè)備放大視圖,◇圖4附圖2裝置中所使用的分配器放大視圖,◇圖5附圖1與2裝置中配置于熔化室的浸沒式噴嘴橫截面視圖。
這些附圖不是必需成比例的,為更清楚起見,這些附圖極其簡化。
下面描述的裝置適于熔化與精制各種不同組成的玻璃,這里的玻璃用來供給生產(chǎn)平板玻璃的浮法玻璃生產(chǎn)設(shè)備。但是,這種應(yīng)用不是限制性的。
任何硅-鈉-鈣類型的標準玻璃以及不同類型的特種玻璃,采用本發(fā)明的裝置生產(chǎn)是特別有利的,尤其那些至今還認為難以熔化的玻璃具有低Na2O含量與相對高的堿土金屬氧化物(具體是CaO)含量的玻璃,根據(jù)原料成本從經(jīng)濟方面來看是有利的,而對通常熔化溫度耐腐蝕很強,并采用通常的方法熔化還比較硬。這可能涉及例如在1997年7月1日申請的FR97/08261中描述的玻璃組成,如(以%(重量)計)SiO272-74.3%Al2O30-1.6%Na2O 11.1-13.3%K2O 0-1.5%CaO7.5-10%MgO3.5-4.5%Fe2O30.1-1%或下述類型的組成(以重量百分數(shù)表示)SiO266-72%,優(yōu)選地68-70%Al2O30-2%Fe2O30-1%CaO15-22%MgO0-6%,優(yōu)選地3-6%Na2O 4-9%,優(yōu)選地5-6%K2O 0-2%,優(yōu)選地0-1%SO3微量說明這組組成的另外的實例如下
SiO269%Al2O31%Fe2O30.1%CaO 18.9%MgO 5%Na2O 5.6%K2O0.3%SO3微量這種玻璃具有低的退火溫度590℃,其溫度也稱之“應(yīng)變點”(玻璃在該溫度下的粘度為1014.5泊)。它的液化溫度為1225℃、溫度T(log2)為1431℃與溫度T(log3.5)為1140℃[T(log2)與T(log3.5)相應(yīng)于該玻璃各自達到以泊表示的log2或log3.5粘度的溫度]。
具有高二氧化硅含量的玻璃,從經(jīng)濟方面來看也是有利的,具有相對低的密度,其組成范圍總是用重量百分數(shù)表示,這些玻璃是SiO272-78%CaO+MgO+BaO 0.3-14%Na2O 11-17%堿性氧化物11-18.5%Al2O30.2-2%B2O30-2%Fe2O30-3%SO3可以微量焦炭 0-600ppm和可能有Ni、Cr、Co等有色氧化物(這些玻璃的特點是特別粘稠)。
說明這類組成的實例如下SiO276.4%Fe2O30.1%Al2O30.1%CaO7.6%MgO5%Na2O 10%
K2O 0.3%該玻璃的密度約2.46(與由Saint-Gobain Vitrage銷售的“Planilux”類標準硅-鈉-鈣玻璃的密度2.52相比)。
由上面還可以看到,采用本發(fā)明的方法能夠得到還原性玻璃,高氧化還原性、鐵的含量與非常低的硫酸鹽含量有可能得到殘留藍色的玻璃。
采用本發(fā)明的方法,還可以生產(chǎn)不含或幾乎不含Na2O類堿金屬氧化物的玻璃,特別是從應(yīng)用觀點來看還可以生產(chǎn)防火玻璃窗或在電子工業(yè)中使用的基體材料的玻璃。這樣一些組成在專利EP-526 272與EP-576 362中報道過。
采用本發(fā)明的方法還可以生產(chǎn)在EP-688 741與WO96/00194中描述的其他的玻璃,尤其是低MgO含量的玻璃。
因此,在附圖1中繪出了第一種實施方式管道1能夠同時將一部分可玻璃化的物質(zhì)由頂3加入熔化室2中并排出燃燒的煙氣。用這些煙氣預(yù)熱這些可玻璃化物質(zhì),因此回收了它們的熱能。能夠如此加到熔池7的原料主要包括適于預(yù)熱而不結(jié)塊的二氧化硅。余下的原料在至少一個位于玻璃熔池7的液面以下的點1′加入,具體地采用渦桿加料口加入。這里僅表示一個點,更確切地說配置在玻璃熔池總高度B的較高的位置,這個高度在該室前壁上約2/3高度位置處。
事實上,可以在壁(前壁或側(cè)壁)上在其相同高度上或不同的高度上,具體地或者在其上部,或者在低于這個高度B的一半,例如在這個高度的1/3至2/3處設(shè)計多個加入點。實際上,這種往玻璃熔池直接加入原料能夠大大降低從玻璃熔池下面飛起的比率(放出固體粉末)。另外,根據(jù)這種結(jié)構(gòu),這種加入能夠?qū)⑽锪纤偷綄α骰旌献顝姾?或要考慮此的這一點,以便這些物料在通到精制區(qū)域之前在室2中停留至少最短一段時間。
室的底4配置多排噴嘴5,這些噴嘴穿過并通入熔化室較小高度。這些噴嘴5優(yōu)選地安裝未表示出的水箱類型的冷卻設(shè)備。這些噴嘴5在工作時在區(qū)域6進行燃燒,在液化中的可玻璃化物質(zhì)里,在其端產(chǎn)生對流物流。這種對流混合可產(chǎn)生將熱能轉(zhuǎn)移到整個熔池7的泡沫。例如硅-鈉-鈣玻璃類的標準玻璃,熔化優(yōu)選地在約1350℃下進行。
與熔池7接觸的室2的壁在這里是耐高溫材料,其外側(cè)采用水箱類型的冷卻系統(tǒng)(未表示)冷卻。一種方案是這種冷卻系統(tǒng)以金屬壁上貼在耐高溫材料上,而是在內(nèi)側(cè),因此與熔化玻璃接觸。這兩個方案都以表面冷卻靠近耐高溫材料壁的玻璃而延緩耐高溫材料的磨損。
噴嘴5運行適合于在附圖5中概括表示的方式的浸沒式熔化。附圖5a表示噴嘴5縱截面,附圖5b表示沿附圖5a中AA′面的橫截面。噴嘴與水箱類型的冷卻系統(tǒng)50與中心管道51并在一起,圍繞中心管51同心地配置多根管道52,所有這些圓柱截面管道都通向噴嘴端部53。
在正常運行時(運行[a]),管道51供以天然氣類的燃料(或其他的氣體燃料或燃料油),而管道52供以助燃劑,這里例如是氧。在玻璃熔池中CH4/O2相互作用而進行燃燒。
在安全運行時(運行[b]),即當(dāng)希望停止噴嘴燃燒而完全沒有擦磨危險時,通過管道51和/或管道52加入氮氣。
在使一個噴嘴與另外一個噴嘴更換的操作時(運行[c]),通過管道51注入水,其水甚至在噴嘴出口或從噴嘴出口起在噴嘴中不斷地蒸發(fā),該蒸汽在噴嘴上面產(chǎn)生一個冷卻玻璃凸形出口;這時停止任何的噴嘴運行,并在“凸形出口”未倒塌之前有足夠的時間進行更換。注入的水通過管道52至少部分地回收在噴嘴中(在這種運行方式中,還可以顛倒管道51與52的作用)。還可以用任何其他適合如此凝固玻璃的冷卻液體代替水。
除了在玻璃裝置中涉及的全部熔化與精制操作之外,上面描述的噴嘴與不同的運行方式是本發(fā)明的主題。
來自采用浸沒式噴嘴熔化的有泡沫的熔融玻璃,然后通過管道8從下部排出,它配置有未繪出的錐子類型的壓頭損失調(diào)節(jié)裝置。控制了進入靜態(tài)精制艙9的有泡沫的玻璃物料損失。這個艙包括了側(cè)壁10、與熔化室底部處于相同平面的底板11,和限定基本平行的內(nèi)部體積的上壁12。還設(shè)計了一種固定在底板11上但仍可在上部通過的擋板。這種組合還確定了使玻璃向上移動的通道14,然后通道15使玻璃向下移動。在最高處16形成了玻璃平面H。
已精制玻璃然后經(jīng)管道17供給艙18,再將這種玻璃送到未繪出的浮法玻璃類的成型裝置。
在精制艙中,讓通道14區(qū)域置于減壓下,例如0.3個大氣壓。來自通道8的有泡沫的玻璃這時在該通道中上升,可能未熔化的殘留物逐漸地消融,這些氣泡的尺寸隨它們在該通道中上升而增加。但是泡沫膨脹度仍然非常適度,因為來自熔化室3的泡沫中殘留硫酸鹽含量非常低。在區(qū)域16,氣泡在表面H破裂,泡沫快速消失,全部精制玻璃這時沿通道15再下降。如果必要的話,可以在這個區(qū)域16設(shè)計通常噴嘴類型或電阻類型的附屬加熱部件,而這些部件安裝在壁12上,還可有機械部件(未繪出),這些部件為擋板型,以使氣泡容易破裂。
為了給出數(shù)量級,對于選擇的減壓為0.3大氣壓,可以設(shè)計精制艙的高度h為幾米數(shù)量級,例如3米。
附圖2與3表示了第二種實施方式。熔化室2在設(shè)計總體上與附圖1表示的相同。唯一差別在于室2耐高溫材料壁的保護方式。這里,在玻璃熔池7中浸沒由薄的鉬壁40構(gòu)成的耐高溫金屬襯里,其襯里貼合熔化室的形狀,并借助適當(dāng)?shù)亩ㄎ患c耐高溫材料壁保持相距幾毫米,和/或通過位于玻璃熔池之上的耐高溫材料壁或通過頂懸掛在玻璃熔池中。
這種板40鉆有孔,首先在與底板4呈水平的區(qū)域中鉆有孔,以便噴嘴5能夠通過,在所有其他的壁中也鉆有孔,這些孔均勻分布這種鉆孔因此不能阻止耐高溫材料/熔化玻璃接觸,但可機械地中止靠近耐高溫材料的玻璃的對流移動,因此減少它們磨損。除了底部的孔加一倍外,襯里40壁的孔41優(yōu)選地都是圓柱形,并且尺寸不一樣,底板上的壁上應(yīng)該至少有孔42,其尺寸足以允許噴嘴5通過。還應(yīng)該在襯里40的下游橫向壁處的襯里上打大孔(43),為的是玻璃能夠從管道20a排出。對于加入原料的區(qū)域1′同樣如此在耐高溫材料壁和鉬襯里的開孔之間需有互補性。
這種Mo襯里本身是一種在與采用浸沒式噴嘴熔化室配合時特別適合的發(fā)明,與以后可能進行的精制的方式無關(guān)。(對前面附圖中說明的在外側(cè)或玻璃側(cè)的耐高溫材料的冷卻同樣如此)。
另外一個與附圖1不同之處在于玻璃從熔化室排出的方式。在附圖2的情況下,玻璃在稍微高些地方由引導(dǎo)管道20排出,其管道分成第一個水平部分20(a),第二個垂直部分20(b)與第三個水平部分20(c),通到離心機裝置21中。為了使玻璃在該管道中升高并因此供給離心機,必需至少使管道區(qū)域20(b)處于適度減壓下,例如處于0.5大氣壓下。另一種方案是,如玻璃領(lǐng)域中所熟知的,例如借助浸沒式通道,熔化玻璃從熔化室上部排出。
附圖3主要表明從熔化室2排出的泡沫熔化玻璃的引導(dǎo)管20的水平區(qū)域20(c),該管向離心機21供給玻璃。離心機有位于部件23與金屬板24之間的上部件22,與位于金屬板下面的下部件30。部件23是空的,這是一個有孔的圓柱體,能夠調(diào)節(jié)玻璃進入離心機21的流量、壓頭損失。玻璃還進入上部件22,這里呈例如0.1巴的部分真空或大氣壓。這提出了在管道20靜止部分與離心機21處于旋轉(zhuǎn)的部分之間接頭25的問題。
第一個解決方案是采用活動接頭。在離心力作用下從空心件23排出的有泡沫的玻璃在區(qū)域26中趨向“上升”,并通過在接頭中留有的自由空間自行地排出因此正是玻璃本身,因玻璃連續(xù)地注入而保證了密封性??梢钥紤]調(diào)整整個移動件21與整個固定件20之間的空間,以限制、調(diào)節(jié)所注入的玻璃流量。
另一種解決方案是在接頭25中安裝具有適當(dāng)組成的所述旋轉(zhuǎn)接頭。具體地可能涉及具有液體環(huán)的旋轉(zhuǎn)接頭,使用的液體是硅油類的具有非常低蒸汽壓的液體,因此其工作原理與具有液體環(huán)的真空泵相同通過旋轉(zhuǎn)使液體環(huán)進行離心,并處于與離心機中負壓相反的壓力。
然后,玻璃經(jīng)板24的孔流入?yún)^(qū)域23,其區(qū)域安裝排氣管道27。有利地,這塊板可以是鉬板,至少浸沒在玻璃中的部分全是鉬板。離心機體內(nèi)壁中的外襯里可以由含有已加入熱絕緣體的電熔耐高溫件32構(gòu)成,以便其絕緣體不被離心力壓碎。還備有凹槽,槽28在部分30內(nèi)壁(或間斷)構(gòu)成一圈,它能夠捕獲密度大于玻璃的、耐高溫材料包裹物類型的任何固體微粒。這是因為玻璃在離心機中以下述方式從低處往高處流動板24將離心機分成兩部分,允許玻璃以薄層進行離心,因此與沒有離心與沒有應(yīng)用減壓的裝置的高度相比,該裝置的高度降低了。玻璃合理地從低處往高處循環(huán)的其中一個條件是,對應(yīng)于兩條拋物線頂點之間距離的玻璃壓力高于壓頭損失和部分22的減壓與部分23的常壓之壓差的和,這是可達到的。流過板24的玻璃因此以薄層狀緊貼部分30的內(nèi)壁,密度大于玻璃的固體微粒這時投射到壁上,捕獲在槽28中,它們不能再出來。另一方面,氣泡長大,并由于向心力作用,氣泡向離心機體內(nèi)破裂。最后,在部分30的最低部分中的精制玻璃通過其頂部呈近似漏斗形狀的管道29傾析出去。在運行標準條件下,不需要提供玻璃預(yù)熱設(shè)備,旋轉(zhuǎn)速度可以是約每分鐘700轉(zhuǎn),離心機的高度h例如是1-3米。
附圖4非常簡單地表示了根據(jù)附圖2和3可能的精制方案,該方案主要說明在大氣壓力下引導(dǎo)管20c與在減壓下離心機體21之間的連接區(qū)域40從此附圖可以看到活塞41,它適合于調(diào)節(jié)壓頭損失和待精制玻璃進入離心機21的流量。在向離心機的管道20c流出孔42中,插入一塊有規(guī)律鉆孔的,優(yōu)選地圓柱孔的鉬隔板43,它的作用是離心機加料噴絲頭,將進口玻璃射流分成其附圖上以標號44非常概略地表示的多根玻璃細絲,其直徑例如約1毫米至幾毫米。因此這種隔板43的作用是玻璃射流分配器,在每個細絲44中含有的氣泡比在截面寬得多玻璃射流中含有的氣泡除去更快。通過施用減壓將這些細絲44合并能夠使玻璃中的這些氣泡極快地破裂。除去氣泡的細絲44在離心機21下部呈液滴狀,由于離心力的作用,它們聚結(jié)在其內(nèi)壁上。
使用這樣一種射流分配器在如附圖1所示的靜態(tài)精制器中進行精制的情況還具有一個好處。
在任何情況下(靜態(tài)或離心精制),人們都可看到,實際上可使用的熔化/精制設(shè)備尺寸可大大減小。還值得指出的是,有利的是部分真空,在靜態(tài)精制機的情況下以及在離心精制機的情況下是一種氮真空,這有利于氣泡破裂可不損害如離心精制機部件24之類的金屬件。往可玻璃化物質(zhì)添加具有上面描述作用的精制助劑也是有利的,具體地是小粒度的焦炭、硫酸鹽、硝酸鹽、氟或氯。
還值得指出的是,熔化室和/或精制艙可使用的鉬可以由鉑構(gòu)成。
重要的是強調(diào)指出,即使將采用浸沒式噴嘴熔化與使用減壓的精制結(jié)合起來是極有利的,但本發(fā)明還可分別考慮的這兩個方面。因此可能有利地使用采用浸沒式噴嘴熔化與標準精制步驟,反之亦然,采用減壓精制步驟,接著采用通常的加熱設(shè)備熔化,這仍是在本發(fā)明的范圍內(nèi),即使這時不再達到前面強調(diào)的協(xié)同作用。
還值得指出的是,采用浸沒式噴嘴熔化的方式,而不再使用通常術(shù)語意義的精制也可以是有利的。在纖維化方面可能就是這種情況,這時人們可能希望直接將采用浸沒式噴嘴熔化得到的有泡沫的玻璃供給內(nèi)離心成纖維機,采用這種技術(shù)必需進行的離心事實上達到玻璃精制。還可能希望直接地處理來自熔化的有泡沫的玻璃,以便生產(chǎn)在例如建筑領(lǐng)域中作為隔熱材料使用的泡沫玻璃。
還可以將這種熔化方式應(yīng)用于如上所述的玻璃/金屬或玻璃/塑料復(fù)合產(chǎn)品再循環(huán)使用,或者生產(chǎn)可使用的玻璃,或者生產(chǎn)作為通常玻璃爐原料的玻璃片,(具體地根據(jù)這些復(fù)合產(chǎn)品與其余更一般的可玻璃化物質(zhì)的比例)。
按PCT19條的修改熔化物質(zhì)引入的設(shè)備與在下部將已精制物質(zhì)排出的設(shè)備,所述物質(zhì)在所述艙中總體上基本垂直向下移動。
29、根據(jù)權(quán)利要求18-24中任一權(quán)利要求所述的裝置,其特征在于精制艙包括至少一個為保證采用離心精制而能夠進行旋轉(zhuǎn)的設(shè)備(21),所述設(shè)備在其中心部分基本上構(gòu)成中空的垂直圓柱形形狀。
30、根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置,其特征在于所述的設(shè)備包括處于次大氣壓下的上部區(qū)域(22)與處于常壓的下部區(qū)域(30),兩個區(qū)域用一個或多個鉆有孔的金屬板(24)類的機械設(shè)備彼此分開。
31、根據(jù)權(quán)利要求29或30所述的裝置,其特征在于所述設(shè)備(21)是從上部以流道類的靜態(tài)供料設(shè)備(20)向其供給熔化狀可玻璃化物質(zhì),在所述靜態(tài)供料設(shè)備(20)與所述的活動接頭或旋轉(zhuǎn)接頭類型的設(shè)備(21)之間有密封部件。
32、根據(jù)權(quán)利要求29-31中任一權(quán)利要求所述的裝置,其特征在于該設(shè)備配置一個或多個固體捕集設(shè)備,該設(shè)備具體地位于其下部區(qū)域(23),并在內(nèi)壁中呈溝/槽(28)狀。
33、根據(jù)權(quán)利要求29-32中任一權(quán)利要求所述的裝置,其特征在于設(shè)備(21)旋轉(zhuǎn)速度是100-1500轉(zhuǎn)/分。
34、根據(jù)權(quán)利要求29-33中任一權(quán)利要求所述的裝置,其特征在于設(shè)備(21)安裝有固定的或沿其旋轉(zhuǎn)的機械設(shè)備,這些設(shè)備還適于剪切泡沫并將其帶到設(shè)備下部區(qū)域(23),主要呈開孔擋板狀或葉片狀,它們位于所述設(shè)備的上區(qū)域(22)中。
35、一種用于可玻璃化物質(zhì)的熔化方法,其特征在于所述可玻璃化物質(zhì)熔化所需要的熱能由一種或多種燃料與至少一種助燃劑氣體燃燒提供,所述的一種或多種燃料/氣體或來自燃燒的氣態(tài)產(chǎn)物在可玻璃化物質(zhì)物料(7)的液面之下噴入。
根據(jù)第19.1條聲明增加的第35項權(quán)利要求僅涉及可玻璃化物質(zhì)熔化方法,該權(quán)利要求得到原說明書支持,具體是-第2頁,第3-7行,-第18頁,第23-24頁和第28-29行。
權(quán)利要求
1.一種用于可玻璃化物質(zhì)熔化與精制的方法,其特征在于由一種或多種燃料與至少一種助燃劑氣體燃燒提供所述可玻璃化物質(zhì)熔化所需要的熱能,所述的一種或多種燃料/氣體或來自燃燒的氣態(tài)產(chǎn)物在可玻璃化物質(zhì)物料(7)的液面之下噴入,其特征還在于熔化之后可玻璃化物質(zhì)的精制包括至少一步在次大氣壓下的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于助燃劑是以空氣、富含氧的空氣或氧氣為主要成分的。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法,其特征在于燃料是燃料油或天然氣類的烴,和/或是以氫為主要成分的燃料。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法,其特征在于可玻璃化物質(zhì)包括原料和/或玻璃片和/或可玻璃廢物和/或燃料元件,特別是玻璃-塑料復(fù)合材料、玻璃-金屬復(fù)合材料、有機物質(zhì)、炭。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法,其特征在于可玻璃化物質(zhì)熔化是在至少一個熔化室(2)中進行的,其熔化室配置通過其側(cè)壁和/或通過底部(4)和/或從頂(3)上或上部結(jié)構(gòu)懸掛的噴嘴(5),以便它們的燃燒區(qū)(6)或燃燒氣體在正在熔化的可玻璃化物質(zhì)物料(7)中散開。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法,其特征在于由化石燃料與一種或多種助燃氣體和/或來自所述燃燒的氣體燃燒產(chǎn)生的這些燃燒(6)通過對流混合可玻璃化物質(zhì)(7)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或權(quán)利要求6所述的方法,其特征在于調(diào)節(jié)在熔化室(2)中可玻璃化物質(zhì)(7)物料的高度與這些燃燒區(qū)(6)/來自燃燒的氣體散開的高度,以便所述的燃料/燃燒氣體仍保留在所述可玻璃化物質(zhì)物料中。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法,其特征在于熔化之前有一將可玻璃化物質(zhì)預(yù)熱到至多900℃的步驟。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法,其特征在于用泡沫狀玻璃類的熔化的可玻璃化物質(zhì)進行精制,特別是其物質(zhì)密度約0.5-2克/厘米3,優(yōu)選地是1-2克/厘米3。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法,其特征在于用泡沫狀玻璃類的熔化的可玻璃化物質(zhì)進行精制,其硫酸鹽含量以SO3形式計至多為600ppm(重量)和/或大部分氣泡直徑至少為200微米。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法,其特征在于可玻璃化物質(zhì)含有精制助劑,特別是焦炭類,優(yōu)選地平均粒度小于200微米的還原性添加劑、硫酸鹽類的添加劑、或鹵化物類的以氟或氯為主要成分的添加劑、或以NaNO3類硝酸鹽類的添加劑。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法,其特征在于將全部或部分可玻璃化物質(zhì)在熔化室(2)中的在熔化的可玻璃化物質(zhì)物料液面之下引入。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法,其特征在于在空氣、富含氮氣類惰性氣體的空氣,或以氮氣類惰性氣體為主要成分的氣氛中在減壓下進行精制。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法,其特征在于在次大氣壓下進行至少部分精制,所述壓力低于或等于0.5個大氣壓,優(yōu)選地約0.3-0.01個大氣壓。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法,其特征在于熔化和/或精制是在至多1400℃下進行的,優(yōu)選地至多1380℃或1350℃。
16.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法,其特征在于在至少一個位于熔化室(2)下游的靜態(tài)艙(9)中進行精制,其艙中至少一個區(qū)域(14)處在次大氣壓下。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-15中任一權(quán)利要求所述的方法,其特征在于在至少一個位于熔化室(2)下游并能夠旋轉(zhuǎn)以保證采用離心精制的艙(21)中進行精制,在所述的艙的至少一個區(qū)域(22),優(yōu)選是最上游的區(qū)域置于次大氣壓下。
18.一種用于可玻璃化物質(zhì)的熔化與精制裝置,尤其是用于實施上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述方法的裝置,其特征在于該裝置包括至少一個熔化室(2),其室配置供以一種或多種燃料與一種或多種空氣或氧氣類助燃劑的噴嘴,所述噴嘴配置成將所述的燃料/氣體或來自于燃燒的氣體在可玻璃化物質(zhì)物料(7)的液面之下注入到所述熔化室中。在熔化室(2)下游至少有一個精制艙(9、21),該艙包括至少一個置于次大氣壓下的區(qū)域。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置,其特征在于熔化室(2)配置至少一種能將可玻璃化物質(zhì)在熔化中的可玻璃化物質(zhì)物料液面之下加入的設(shè)備,特別是至少兩個部件,優(yōu)選地以單孔或多孔形式與渦桿類加料裝置相連。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或權(quán)利要求19所述的裝置,其特征在于熔化室(2)的壁,特別是與處于熔化中的可玻璃化物質(zhì)物料接觸的壁,是基于與采用水類液體的冷卻系統(tǒng)相配合的耐高溫材料。
21.根據(jù)權(quán)利要求18-20中任一權(quán)利要求所述的裝置,其特征在于熔化室(2)的壁,特別是要與處于熔化中的可玻璃化物質(zhì)物料接觸的壁,是基于鉬類金屬襯里的耐高溫材料。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置,其特征在于所述的襯里與由耐高溫材料構(gòu)成的壁保持一定距離。
23.根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的裝置,其特征在于所述的襯里構(gòu)成與熔化物質(zhì)接觸的表面,其表面是連續(xù)的或鉆孔的。
24.根據(jù)權(quán)利要求18-23中任一權(quán)利要求所述的裝置,其特征在于至少一部分熔化室(2)噴嘴(5)設(shè)計成能夠往可玻璃化物質(zhì)物料中加入不參與燃燒的流體,其流體代替助燃劑和/或燃料,該流體特別是N2類惰性氣體和/或水類冷卻流體。
25.根據(jù)權(quán)利要求18-24中任一權(quán)利要求所述的裝置,其特征在于精制艙(9)是靜態(tài)的,呈垂直方向,其特征還在于它包括一個基本垂直的內(nèi)隔板(13),與所述艙的壁一起限定了至少兩個通道,相繼地第一個通道(14)迫使熔化狀的可玻璃化物質(zhì)向上移動,而第二個通道(15)迫使熔化狀的可玻璃化物質(zhì)向下移動。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的裝置,其特征在于第一個通道(14)是至少部分處于次大氣壓下。
27.根據(jù)權(quán)利要求25或26所述的裝置,其特征在于它配置了一個或多個調(diào)整/調(diào)節(jié)在精制艙進口(9、21)熔化狀可玻璃化物質(zhì)壓頭損失的設(shè)備。
28.根據(jù)權(quán)利要求18-24中任一權(quán)利要求所述的裝置,其特征在于精制艙是靜態(tài)的,垂直向上,其特征還在于它還包括在上部將待精制熔化物質(zhì)引入的設(shè)備與在下部將已精制物質(zhì)排出的設(shè)備,所述物質(zhì)在所述艙中總體上基本垂直向下移動。
29.根據(jù)權(quán)利要求18-24中任一權(quán)利要求所述的裝置,其特征在于精制艙包括至少一個為保證采用離心精制而能夠進行旋轉(zhuǎn)的設(shè)備(21),所述設(shè)備在其中心部分基本上構(gòu)成中空的垂直圓柱形形狀。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置,其特征在于所述的設(shè)備包括處于次大氣壓下的上部區(qū)域(22)與處于常壓的下部區(qū)域(30),兩個區(qū)域用一個或多個鉆有孔的金屬板(24)類的機械設(shè)備彼此分開。
31.根據(jù)權(quán)利要求29或30所述的裝置,其特征在于所述設(shè)備(21)是從上部以流道類的靜態(tài)供料設(shè)備(20)向其供給熔化狀可玻璃化物質(zhì),在所述靜態(tài)供料設(shè)備(20)與所述的活動接頭或旋轉(zhuǎn)接頭類型的設(shè)備(21)之間有密封部件。
32.根據(jù)權(quán)利要求29-31中任一權(quán)利要求所述的裝置,其特征在于該設(shè)備配置一個或多個固體捕集設(shè)備,該設(shè)備具體地位于其下部區(qū)域(23),并在內(nèi)壁中呈溝/槽(28)狀。
33.根據(jù)權(quán)利要求29-32中任一權(quán)利要求所述的裝置,其特征在于設(shè)備(21)旋轉(zhuǎn)速度是100-1500轉(zhuǎn)/分。
34.根據(jù)權(quán)利要求29-33中任一權(quán)利要求所述的裝置,其特征在于設(shè)備(21)安裝有固定的或沿其旋轉(zhuǎn)的機械設(shè)備,這些設(shè)備還適于剪切泡沫并將其帶到設(shè)備下部區(qū)域(23),主要呈開孔擋板狀或葉片狀,它們位于所述設(shè)備的上區(qū)域(22)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于可玻璃化物質(zhì)熔化與精制的方法,所述可玻璃化物質(zhì)熔化所需要的全部或部分熱能由一種或多種化石燃料與至少一種助燃劑氣體燃燒提供,所述的一種或多種燃料/氣體或來自燃燒的氣態(tài)產(chǎn)物在可玻璃化物質(zhì)物料液面(7)之下噴入。熔化之后可玻璃化物質(zhì)的精制包括至少一步置于次大氣壓下的步驟。本發(fā)明還涉及使用這種方法的裝置及其應(yīng)用。
文檔編號C03B5/225GK1255906SQ9980002
公開日2000年6月7日 申請日期1999年1月8日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月9日
發(fā)明者P·讓沃伊尼, T·馬薩爾特, A·貝爾特雷奧 申請人:圣戈班玻璃制造公司