用于真空澄清玻璃料的泡沫控制方法技术

在真空澄清熔融玻璃或类似物工艺中，采用在泡沫上施加泡沫破裂物质的方法来加速泡沫的破灭。该泡沫破裂物质包括水、碱金属化合物如氢氧化钠或碳酸钠以及这些化合物的溶液。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

Foam control method for vacuum fining glass material

In vacuum clarification of molten glass or similar processes, the use of foam breaking material on the foam accelerates the bursting of the foam. The foam cracked material includes water, an alkali metal compound such as sodium hydroxide or sodium carbonate, and solutions of these compounds.

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及利用负压加快澄清熔融玻璃或类似物，更具体地说本专利技术涉及在该澄清技术中控制发泡量的一种实际方案。在玻璃熔化过程中，由于配合料的分解会产生大量的气体。还有一些气体，它们是通过配合料自然携带或由燃烧热源引入熔融玻璃的。多数气体在最初的熔融相中就已经逸出，但也有一些被裹在熔体里。有些被裹气体溶入玻璃，而另一部分形成分散的气体掺杂物，就是所谓的气泡或“灰泡”，如果在所制玻璃中残留过高浓度的“灰泡”那将十分有害。如果在熔融操作阶段就是所谓“澄清”或“精炼”阶段给予足够的时间，这些气体掺杂物就会升到表面并从熔体中逸出。通常的做法是在澄清后利用高温来降低熔体的粘度和增大气泡直径以加速气体掺杂物的上升与逸出。在澄清段为维持高温需要提供所需的能量以及为保持足够的停留时间以便气体掺杂物从熔体逸出所需的大型熔制器是玻璃制造过程中的主要消费。因此，人们希望能改进澄清工艺以降低成本。众所周知减压有助于澄清过程，通过降低被裹气体的分压和增加熔体中气泡的体积以加速它们向表面上升。但是为了抽真空而在传统规模的澄清室上接一个气密容器是极不现实的。它使真空澄清技术的使用被限制在很小规模的批量操作上，正如美国专利第1564 235;2，781，411;2877，280;3338，694和3442，622号中所揭示的那样。虽然有人建议采用连续化真空澄清工艺，但是由于其各种缺点的存在至今未被大规模，连续化玻璃制造所采用。美国专利号805，139;1598，308;和3519，412所述的连续化真空澄清方案存在的主要缺点是需要较窄的立式通道根据压力不同导入或导出真空区。这些通道使容器的结构复杂化，特别是由于需要气密墙，使通过的物料与污染的耐火材料接触的机会增加，而且明显增大了物料流动的粘滞阻力。引起注意的是为了平衡二分之一大气压的真空还需要约4.5米高的玻璃柱。改变这种系统的输出也是个问题，特别是由于受粘滞阻力因素的影响。可变性在连续化商业生产中十分重要，因为所制产品和经济因素的改变将影响所要求的产率。上面提到的三份专利，都仅仅是靠增大真空段熔体上流的高度(相对熔体从真空段下流的高度)的办法来提供增加通过真空段通道流速的驱动力。而这种系统中固有的粘滞阻力进一步加大了该液面差的数值。由于熔体表面上升加速了对边墙的侵蚀，液面明显变化将加重侵蚀，最终使玻璃产品的质量下降。美国专利3429，684号给出了一种简单结构，其中配合料通过真空阀喂入并在一个立式长形真空室的顶部熔化。在这种方案中如果要改变物料流过量似乎就必须改变室内的真空度，这将使已达到的澄清度发生不利的变化。在真空室中熔化原料是这种方案的另一缺点，其理由有三第一，在真空条件下进行原料的初分解会产生大量的气泡，所以需要一个大得足以容纳这些气泡的容器。第二，存在这样一个危险就是原料可能从一个短循环路径进入输出流，而没经过充分的熔化和澄清。第三，在真空器中进行初始阶段的熔化和把熔体加热到澄清温度需要向容器内的熔体提供大量的热量，大量热量的输入会自动导致熔体对流，从而增加了对墙壁的侵触，至使澄清产物料流受到污染。美国专利4195，982号揭露了首先在升压下熔化玻璃，然后在一个独立的室中于较低压力下澄清玻璃，两个室都加热。任何规模的真空澄清，不论是连续的还是批量的都碰到这样一个问题，就是有时会产生大量泡沫，尤其是在压力较低时。为了容纳泡沫必需在液体容器上面提供一个大空间。又由于该顶部空间必须保持气密，所以这种结构存在明显的经济缺陷，尤其是在大规模生产中。结果泡沫成为所用真空度的限制因素。人们希望在不改变主要基建投资的条件下减轻对真空澄清工艺的这种限制。美国专利号3350，185号公开了一种常压下在玻璃熔制过程中的灭泡技术，燃烧的氧化或还原条件的突然变化被认为能导致泡沫的破灭。在本专利技术中，通过向泡沫施加试剂控制聚集在真空澄清室中的泡沫的体积使其达到破坏条件。引起泡沫聚合和/或打断泡沫薄膜的表面张力至使它们破裂。被认为对玻璃泡沫具有有效作用的一组试剂是碱金属化合物例如氢氧化钠或碳酸钠。发现真空室中的部分泡沫在碱性成分中会略微减少，估计可能是由于减压环境下碱的相应挥发所引起。因此，相信泡沫的粘度高于熔融玻璃体，这时破灭泡沫非常困难。通过往泡沫上加碱，可以降低其粘度并使泡沫爆裂变得较容易。向泡沫加入粘度改进剂还破坏了泡沫薄膜，引起破裂，另外还包括由于直接碰撞作用引起的某些爆裂。所加入的碱最好能与物料在种类和量上相适应，以便保持预定的产物组成。对于钠-钙-硅玻璃，最有效的消耗物质是钠，因此泡沫破裂剂最好是一种钠的化合物。碱金属化合物可以以固体或溶液形式加入，连续地或间断地直接将其加到真空室的泡沫上。本专利技术优选的泡沫破裂剂是水，由于碱的存在，水能够通过液滴碰撞或粘度调整而破坏气泡的薄膜。还有一个理论认为往泡沫喷水冷却了泡沫的顶部，引起泡沫内的对流循环。由于循环而增加了移动，加速了气泡聚集成大气泡的过程，而大气泡极容易爆裂。使用碱溶液甚至将干碱金属化合物沉积在泡沫上时也会出现这种效果。用水是有效的，因为水很容易溶入熔融玻璃并对所制玻璃的性能影响甚小。另外澄清室中水蒸气分压的升高不影响某些不溶性气体从熔体中去除。另一优点是水极易操作，可以易调节的速率连续或间断地喷到泡沫上。可燃性液体如乙醇或燃料油也可用作泡沫破裂剂。在这种情况下，液体的燃烧作为附加效果会给系统增加热能。图1是按照本专利技术的一个优选例的垂直剖面图，该剖面经过熔制工艺的三个阶段，即液化阶段、溶解阶段和真空澄清阶段。下面将结合方法以及特别适用于熔制玻璃或类似玻璃的物料的设备进行详细说明。但是大家应该知道本专利技术同样也可适用于其它材料的工艺处理。尽管应用不受限制，但是将本专利技术与一种真空澄清系统结合使用会更有益，这种系统在共同未决的、被同一受让人所有的美国专利申请系列号815，494(于1986.1.2日申请)中已被揭露。在该申请中公开了一个方案，采用这种方案就可以使真空澄清技术用于商业规模、连续化的玻璃熔制过程。此法能够有效和经济地克服现有技术的缺点。在大部分用于熔制的热能都已经供给熔体以后，才允许熔融玻璃进入真空澄清室，这样对真空室内的熔融材料就可以仅提供少量的热量或不提供热能。最好，在真空段不要提供比补偿器壁热损耗所需热量更多的热量。在足够高生产率下，真空室可以完全不加热。在优选实施方案中，配合料首先进行液化，该液化阶段特别适用于该方法的这一工艺步骤，然后将液化料送入第二阶段，此阶段基本完成固体粒子的溶解并把料温升高以适以澄清的温度。继之，将熔融物料送到真空室。结果在物料受真空作用以前，熔制过程的大部分气体产物已被赶走。最大的气体逸出后与澄清区被分隔开，因而进行前面熔制阶段的物料不会与进行澄清的熔体部分混合。因为在物料进入真空澄清阶段之前已经满足了熔制所需的大部分或全部热能，因而基本上避免了澄清段加热，也避免了熔体过多的对流，结果减小了对容器的侵蚀，减少了熔体非完全澄清部分与较澄清部分相混合的可能性。优选的真空澄清方案的其它方面还涉及在物料产量控制方面的优点。液化料有计量地由阀门进入真空室的上端，而澄清好的熔体从真空室的较低端流过另一个阀门，真空室中所保持的液体的高度最好至少略高于需要用来平衡真空的高度。那样就可以通过阀门控制产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种澄清玻璃料或类似物的方法，其中将一定量的熔融态物料盛储在容器中，并在容器中熔体的上部保持负压以促进物料的澄清，从而使容器中的物料上的出现泡沫，其特征在于往泡沫上施加一种加速泡沫破灭的物质。

【技术特征摘要】
US 1986-7-7 882647所确定的发明范围内。权利要求1.一种澄清玻璃料或类似物的方法，其中将一定量的熔融态物料盛储在容器中，并在容器中熔体的上部保持负压以促进物料的澄清，从而使容器中的物料上的出现泡沫，其特征在于往泡沫上施加一种加速泡沫破灭的物质。2.按照权利要求1的方法，其中的泡沫破灭物质选自水、碱金属化合物及其溶液。3.按照权利要求2的方法，其中的碱金属化合物是钠的化合物。4.按照权利要求3的方法，其中的泡沫破灭物质选自氢氧化钠和和碳酸钠。5.按照权利要求1的方法，其中容器的压力不大于二分之一个大气压。6.按照权利要求1的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：莱特M维尔顿，
申请(专利权)人：PPG工业公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]