水增强澄清法-减少玻璃熔窖毒物排放的方法技术

公开了一种玻璃形成方法，该方法提供降低的毒物排放量，其中常用的配合料澄清剂诸如Ｎａ↓［２］ＳＯ↓［４］、Ａｓ↓［２］Ｏ↓［５］或Ｓｂ↓［２］Ｏ↓［５］则以较少量与玻璃制造过程中溶解的水共同使用。在该过程中水的来源包括碱金属的氢氧化物、鼓泡进入熔融玻璃的水蒸汽，玻璃熔料浸入式氢氧燃料，烃基质燃烧。玻璃的质量不受损害。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

Water enhanced clarification - Method for reducing poison emissions from glass furnaces

Disclosed is a glass forming method, the method provides for reduced levels of toxic emissions, which commonly used batch fining agents such as Na: 2 SO: 4, As: 2 O: 5 Sb: 2 O or 5 is down to dissolve the small glass in the manufacturing process of water use. The source of water in this process includes hydroxide of alkaline metal, bubbling, water vapor entering molten glass, molten frit, immersion oxyhydrogen fuel, and combustion of hydrocarbon matrix. The quality of the glass is not damaged.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及减少玻璃熔窖毒物排放的方法。玻璃生产中采用着一种普通的方法，其中各种形成玻璃物质诸如砂、纯碱、石灰、长石、白云石以及再循环玻璃(通常叫做碎玻璃)混合成配合料，该配合料在常压运转的窖中分别于约800-1300℃和约1300-1500℃下熔融和澄清。然后使玻璃料冷却，以供调制、成型、和退火。(见Tooley，玻璃制造手册，3d.Ed.)。在熔融阶段，由于各种熟知的反应产生诸如CO2和N2之类的气体。这些气体在熔料中形成气泡或缺陷，必须除去。澄清就是一种从玻璃熔料中除去这些气体的物理和化学方法。作为此法的一部分，在混合之前向配合料中添加各种被认为是澄清剂的物质。这类物质的主要作用是使玻璃熔料中的气体在适当的温度下释放出来然后扩散到玻璃熔料的气泡里。当气泡变大，其相对浮力增大时，就上浮到玻璃熔料表面，气体于此处释放。按照斯托克定律，气泡移经玻璃熔料的速度可借助于降低玻璃熔料的粘度来予以提高。通过提高玻璃熔料的温度，使更多的澄清气体得到释放，玻璃熔体的粘度得以降低。这就是为什么澄清法在熔窖的最热区实现的道理。由于常规的玻璃熔窖是玻璃熔料上面处于常压下运转的，玻璃熔料内气泡的澄清过程是在约1-2气压下实现的，这取决于玻璃熔料的深度以及由表面张力对小气泡作用引起的任何额外压力(Beerkens，R.G.C.，Glastechnische Berichte第63卷，1990，222-236页)。当玻璃熔料温度升高，澄清剂分解，澄清气体分压超过气泡内压时，澄清气体就能够快速释放。因此，常压玻璃熔融和澄清法的有效澄清剂必须具有一种性能以便当玻璃熔料的温度升高到其粘度足够低例如对钠钙玻璃来说即1300-1500℃，大量澄清气体得以释放。气体诸如O2、N2、CO2、H2O和氩，其在玻璃熔料的溶解度与温度只有微弱的关联，在常压玻璃熔融和澄清过程中没被看做是一类单独使用或与其它已知澄清剂并用的有效澄清剂。常用澄清剂的一个例子是硫酸钠，它按照下列反应分解生成SO2和氧气其它硫酸盐化合物包括硫酸钙和硫酸钡，以及含硫酸盐的物质诸如滤尘和滤渣也可用于玻璃配合料材料中以提供硫酸盐。玻璃配合料中硫酸盐的用量取决于熔融玻璃的品种。每公吨玻璃制品所用硫酸钠的典型范围，对浮法和氧化板玻璃是6-12kg(3.4-6.7kg SO3)，对火石瓶玻璃为5-8kg(2.8-4.5kg SO3)，对绿瓶玻璃(green bottle glass)为4-7kg(2.2-3.9kg SO3)，对纺织纤维玻璃(E-玻璃)为5-10kg。当大部分投料由碎玻璃组成时，硫酸钠的需要量可以降到上述各范围以下，因为碎玻璃已经含有硫酸盐。在澄清和配合料熔融之际玻璃配合料中约一半硫酸盐能够保留在玻璃制品中，另一半则成SO2气体放出。当配合料熔融时通过与碳和其它化合物，如果有的话，包括窖气氛中的还原性气体起反应SO2气体放出。来自玻璃窖的SO2以及其它毒物和微粒的排放是严重的环境问题。解决此问题的一个可能的方法是使用氧-燃料燃烧法，此法用商品级氧气代替空气。尽管氧-燃料燃烧法已经证明减少气窖中NOx的排放80-99％，但减少其它毒物和微粒的排放方法尚未找到。这类污染物的主要排放源是澄清剂的反应产物诸如熔融和澄清期间释放的SO2。还可已知，气态SO2在形成微粒排放时按下列方式起作用。由水蒸气和玻璃熔料中氧化钠反应在玻璃熔料表面形成的NaOH，与蓄热室和烟道管中的SO2和O2起反应形成Na2SO4以及其它硫酸盐化合物，这类化合物凝聚成亚微米大小的微粒。目前，减少SO2的排放通常使用三种主要方法1)减少玻璃配合料中硫酸盐的用量，2)控制窖内的燃烧烧成条件和气氛以减少在配合料熔融期间硫酸盐的损失，以及3)安装SO2洗涤塔以便清洗烟道气。对大多数商业性玻璃窖而言，玻璃配合料中硫酸盐的用量业已调节到最低的可接受水平以使窖正常运转并获得良好的玻璃质量。因此硫酸盐进一步的减少就会导致不良的玻璃质量。例如浮法玻璃的“硫酸盐需要量的理论最低限”被定义为保留在玻璃中的硫酸盐含量加上0.05％(重量)，其后加量作为澄清区放出的SO3，(W.R.Gibbs和W.Turner，“浮法玻璃制造中的硫酸盐的利用”(“Sulfate Utilization inFloat Glass Production”)玻璃问题第54次会议(54th Conference inGlass Problems)，俄亥俄州立大学，1994，11月。因此，设保留在玻璃中的SO3为0.25％(重量)，则最低硫酸盐需要量就相当于每公吨浮法玻璃5.3kg硫酸钠。混入配合料中硫酸盐的实际用量一般更大。众所周知，冲击式火焰和还原性燃烧气氛往往会加速配合料硫酸盐反应并导致配合料熔融区中SO2的过早释放。因此，调节燃烧烧成条件和配合料区窖气氛可以减少硫酸盐的排放而对玻璃质量没有不利影响。对于装有囊式收尘室(bag house)或静电除尘器的玻璃熔窖，形成的较大微粒可能不引起问题。对于这类窖，由高速燃烧器或较高操作温度引起的窖中钠的较高挥发性会减少SO2蒸气的排放，因为形成了更多的Na2SO4微粒。但这不是一个较好的选择，因为较高的钠挥发性能够引起耐火材料腐蚀问题。同样，安装SO2洗涤塔也不是优选的，因为这将承担额外费用。因此，常压玻璃熔融和澄清法中减少SO2排放最好的选择是减少配合料硫酸盐，只要对玻璃澄清没有不利影响。在玻璃的真空澄清法(Kunkle等人，US 4,738,938和Pecoraro等人，US 4,919,700)中把熔融玻璃转入澄清容器中通过降低容器压力来加速气泡的除去。与常压玻璃熔融和澄清法相反，优选的是形成泡沫的足够大体积以便有效地除去溶解的气体。在这一系统中不需要使用常用的澄清剂诸如借助提高玻璃熔料温度释放气体的硫酸钠。在附图说明图1中画出了SO3和H2O溶解度对压力的关系曲线，设在1500℃下气体溶解度分别为0.1和0.108％(重量)。已知SO3溶解度随着SO3的分压按比例减小，而H2O溶解度则随着H2O分压的平方根按比例减小。例如，如果玻璃熔料含有0.4％(重量)SO3，压力降到约0.4atm，SO3将会开始放出。同样，如果玻璃熔料含有0.04％(重量)H2O，压力降到约0.14atm，H2O将会开始放出。当玻璃熔料的压力降到低于溶解气体的饱和点以下时，全部溶解的气体将会开始从玻璃熔料中出来。因此，在真空法中，任何在玻璃中有足够溶解度的气体都能用来使气泡膨胀并形成泡沫以便澄清，而不需要诸如SO3之类的澄清剂。在依靠提高玻璃熔料温度来澄清的常压法中，澄清剂和溶解气体的作用是根本不同的。在图2中画出了SO3和H2O溶解度在常压下对温度的关系曲线。随着玻璃熔料温度的提高，SO3溶解度急剧降低，浮法玻璃在1400℃下达到约0-3％(重量)。如果此玻璃一开始含有0.3％(重量)SO3(以S042-的形式存在于玻璃熔料中)，随着熔料温度的提高，SO3将会在约1400℃时开始放出。(见前面引用的Gibbs和Turner论文)。比较起来，H2O溶解度对温度不敏感，甚至有时随温度而略有提高。(F.Kramer，“玻璃中的气泡”(“Gas Bubbles in Glass”)，国际玻璃委员会，1985本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造玻璃同时减少燃烧燃料的玻璃制造窖的毒物排放的方法，该窖具有配合料熔融区和澄清区，基本上在常压运转，该方法包括提供包含澄清剂的形成玻璃材料的配合料，在常压下加热该配合料以形成玻璃熔料，在常压下澄清该玻璃熔料以除去不溶解的气体，和冷却该玻璃熔料，其中在澄清以前或澄清期间用溶解的水部分地取代所说的澄清剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：小林尚，RGC贝尔肯斯，
申请(专利权)人：普莱克斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]