Технологическая линия для приготовления исходных материалов и их загрузки в стеклоплавильную печь, стеклоплавильная печь и способ плавления стекла в печи
Изобретение относится к технологической линии и способу, предназначенным для приготовления исходных материалов и их загрузки в стеклоплавильную печь. Технический результат - изобретение позволяет избавиться от использования системы формования исходного материала с применением форм для получения калиброванных агломератов. Технологическая линия для приготовления исходных материалов и их загрузки в стеклоплавильную печь включает последовательно установленные: средство изготовления смеси порошка исходного материала и жидкой воды с образованием увлажненной массы порошка исходного материала, при этом указанное средство включает резервуар, оборудованный средством перемешивания, входным отверстием для порошка исходного материала, средством подачи жидкой воды и/или водяного пара, выходным отверстием для увлажненной массы порошка исходного материала, систему изготовления смеси стеклобоя и увлажненной массы порошка исходного материала, выведенной из резервуара, с образованием смеси исходного материала и стеклобоя, именуемой смесь МР/С, подогреватель исходного материала, в котором циркулирует смесь МР/С, нагреваясь и высыхая, с образованием массы, подлежащей загрузке в печь, и систему загрузки в стеклоплавильную печь подлежащей загрузке массы. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Изобретение относится к технологической линии и способу, предназначенным для приготовления исходных материалов (шихты) и их загрузки в стеклоплавильную печь.
Объем рабочего пространства пламенных стеклоплавильных печей продувается сильными газообразными потоками, которые могут увлекать с собой часть исходного порошкообразного материала, введенного в печь. Некоторые порошки, такие как песок, известняк, доломит, могут быть особенно летучими. А именно, доломит измельчается под действием нагревания (явление, именуемое растрескиванием), что влечет за собой увеличение уноса. Унос исходного материала имеет следующие нежелательные последствия:
- унесенный материал осаждается в каналах отведения дымовых газов, таких как в камерах горелки, регенераторах или рекуператорах, вызывая засорение и даже закупоривание этих каналов и необходимость их демонтажа для очистки, а также может даже вызвать сокращение срока службы печи,
- в зависимости от конкретного случая, требуемая композиция может быть изменена, если унос влияет на одни материалы больше, чем на другие,
- унос вызывает потерю исходного материала.
Увлажнение исходного порошкообразного материала является одним из способов уменьшения уноса во время транспортировки при помощи конвейера до печи и, затем, в печи. Однако, увлажнение сопряжено с потерей энергии на нагревание печи. Увлажнение с последующей сушкой исходного материала перед загрузкой в печь также является одним из вариантов решения, направленным на получение агломератов, менее подверженных уносу, а именно, в случае добавления связующих и/или использования определенных материалов, способствующих образованию агломератов. Однако, если намеренно при помощи системы формования не изготавливают брикеты и если используют классический способ приготовления смеси порошков, сушка увлажненной композиции может приводить к образованию больших мало текучих массивов исходного материала, которые могут даже закупоривать предварительные подогреватели исходного материала (batch preheater в англоязычной терминологии), а именно, те, в которых материал проходит, по меньшей мере частично, вертикально. Это может приводить к остановке подачи исходного материала при его загрузке в печь и вынуждать проводить вручную операции, направленные на возобновление работы установки.
В документе US 5100840 описано формирование брикетов исходного, подлежащего загрузке в печь материала. Можно также сослаться на другие документы известного уровня техники: DE 102012224139, DE 19836869, US 4248616.
Обнаружено, что можно ограничить унос и активизировать кинетику плавления, если поддерживать определенное состояние структурирования шихты. Это состояние возникает при добавлении воды и сохраняется после сушки, если смесь в продолжении сушки не слишком сильно перемешивают. Этого можно добиться путем несложной модификации установки приготовления шихты. Состояние структурирования, в котором шихта включает агломераты, нужно контролировать, чтобы не вызвать закупорку по окончании сушки, и присутствие стеклобоя с этой точки зрения оказалось благоприятным. По-видимому, введение стеклобоя благоприятствует фрагментации наиболее крупных агломератов исходного материала или препятствует образованию слишком крупных агломератов, что выгодно с точки зрения подачи при помощи конвейера, а именно, в подогревателях, где материал циркулирует, по меньшей мере частично, по вертикали, и даже всегда по вертикали. Подогреватели, в которых материал перемещается вертикально, хорошо согласующиеся с настоящим изобретением, описаны в DE 102012204439, EP 2138465, EP 2248773. Тот факт, что поверхность кусков стеклобоя гладкая, возможно благоприятствует указанной фрагментации из-за малой адгезии к ним исходного материала. Размер кусков стеклобоя также важен для разрезания материала в движении. Масса подлежащей загрузке шихты, приготовленная таким образом, становится менее подверженной уносу, так как самые мелкие агрегаты не фрагментированы. С другой стороны, наличие агрегатов позволяет также увеличить скорость плавления смеси для получения стекла.
Изобретение относится к технологической линии, предназначенной для приготовления исходных материалов и их загрузки в стеклоплавильную печь, включающей последовательно установленные:
- средство изготовления смеси порошка исходного материала и жидкой воды с образованием увлажненной массы порошка исходного материала, при этом, указанное средство включает резервуар, оборудованный средством перемешивания, входным отверстием для порошка исходного материала, средством подачи жидкой воды и/или водяного пара, выходным отверстием для увлажненной массы порошка исходного материала,
- систему изготовления смеси стеклобоя и увлажненной массы порошка исходного материала, выведенной из резервуара, с целью получения смеси исходного материала и стеклобоя, именуемой смесь МР/С (matière première/calcin),
- подогреватель исходного материала, в котором циркулирует смесь МР/С, нагреваясь и высыхая, с образованием массы, подлежащей загрузке в печь, и
- систему загрузки в стеклоплавильную печь подлежащей загрузке массы.
Изобретение позволяет избавиться от использования системы формования исходного материала с применением форм для получения калиброванных агломератов (брикетов, шариков, гранул, таблеток и т.п.), таких как компакторы с использованием связки. Изобретением также не предусматривается использование технологии гранулирования исходного материала, согласно которой материал приводят во вращение (а именно, в резервуаре типа вращающегося барабана), как правило, в присутствии связующего таким образом, что образуются гранулы (pellets согласно англоязычной терминологии). Таким образом, смесь МР/С, поступающая в подогреватель, не является формованной, и из подогревателя также выходит неформованная смесь. Из подогревателя выходит подлежащая загрузке в печь масса, включающая агломераты случайной формы.
В подогревателе смесь МР/С перемещается, по меньшей мере частично, вертикально, то есть, в направлении, включающем вертикальную составляющую, и даже исключительно вертикально. Это движение происходит под действием силы тяжести. Подлежащая загрузке масса выходит из подогревателя с нижней стороны относительно той, где смесь МР/С поступила в подогреватель. Выход нагревателя находится, как правило, по вертикали под входом в него. В подогревателе смесь МР/С нагревается и сохнет. Технологическая линия, соответствующее изобретению, может включать трубопровод для подведения к подогревателю дымовых газов, образующихся в стеклоплавильной печи, с целью обеспечения его энергией для нагревания и сушки смеси МР/С. Дымовые газы циркулируют в подогревателе, по меньшей мере, по одному трубопроводу. Дымовые газы могут вступать в непосредственный контакт со смесью МР/С. Для уменьшения риска уноса дымовые газы могут только частично вступать в контакт со смесью МР/С в подогревателе или вообще не вступать с ней в контакт. Смесь МР/С и дымовые газы могут циркулировать в подогревателе в отдельных трубопроводах, как правило, противоточно. Эти трубопроводы могут быть разделены и, при этом, иметь коммуникационные отверстия, позволяющие газу выходить из смеси МР/С и смешиваться с дымовыми газами. Действительно, трубопровод, в котором циркулирует смесь МР/С, может иметь отверстия, сообщающиеся с трубопроводом, в котором циркулируют дымовые газы, для облегчения отведения газа, выходящего из смеси МР/С, в трубопровод, в котором циркулируют дымовые газы. Действительно, при прохождении подогревателя смесь МР/С выделяет водяной пар. Тогда газ, выделившийся из смеси МР/С, по меньшей мере частично, соединяется с дымовыми газами. Из подогревателя выходит подлежащая загрузке масса шихты. После подогревателя подлежащую загрузке массу направляют в печь при помощи системы, которая может включать, например, ленточный транспортер, затем ее подают в печь при помощи винтового загрузочного устройства или любого другого приспособления, хорошо известного специалистам. Подогреватель может, например, относиться к типу одного из подогревателей, описанных в US 5526580, CN 201458942 или DE 3716687.
Изобретение также относится к стеклоплавильной печи, оборудованной технологической линией, соответствующей изобретению. Изобретение также относится к способу плавления стекла в печи, а именно, печи, оборудованной технологической линией для приготовления и загрузки исходных материалов, соответствующей изобретению, включающему стадии, на которых:
- изготавливают в резервуаре смесь порошка исходного материала и жидкой воды с образованием увлажненной массы порошка исходного материала, при этом, указанный резервуар оборудован средством перемешивания, входным отверстием для порошка исходного материала, средством подачи жидкой воды и/или водяного пара, выходным отверстием для увлажненной массы порошка исходного материала,
- смешивают стеклобой с увлажненной массой порошка исходного материала, вышедшей из резервуара, с получением смеси исходного материала и стеклобоя, именуемой МР/С,
- нагревают и сушат указанную смесь МР/С в подогревателе с получением подлежащей загрузке массы, и
- загружают указанную подлежащую загрузке массу в печь.
В контексте настоящего изобретению воду, образующую комплекс в составе соединения, такого как гидрат, отличают от воды, не входящей в состав комплекса, именуемую «свободной». Выражение «жидкая вода» используется для обозначения свободной сконденсированной воды, в том числе воды, адсорбированной на поверхности частиц. Водяной пар представляет собой газообразную, то есть, несконденсированную свободную воду. Также можно говорить об общей массе воды, содержащейся в увлажненной массе порошка исходного материала или в смеси МР/С или в подлежащей загрузке массе, и тогда речь идет о сумме массы свободной воды (то есть, жидкой) и воды, образующей комплексы в этих композициях.
Согласно изобретению изготавливают смесь жидкой воды и порошка исходного материала. Порошок исходного материала может сам по себе привносить воду, будь то в форме жидкой воды (например, с песком), будь то в форме гидрата соединения, в котором вода образует комплекс (например, гидрат карбоната натрия). Вообще, если порошок исходного материала привносит воду, более 95% массы этой воды является жидкой водой (т.е., свободной). Вообще, порошок исходного материала вначале не содержит гидратов. Если порошок исходного материала привносит жидкую воду, ее учитывают при определении количества жидкой воды, которую добавляют для изготовления смеси порошка исходного материала и жидкой воды. Жидкую воду добавляют к порошку исходного материала так, что сумма массы жидкой воды, привнесенной вначале порошком исходного материала, и жидкой воды, добавляемой к порошку исходного материала, составляет, по меньшей мере, 0,5% и, как правило, по меньшей мере, 1% увлажненной массы порошка исходного материала и, самое большее, 10% и, как правило, самое большее, 3,5% увлажненной массы порошка исходного материала.
Смесь жидкой воды и порошка исходного материала изготавливают в резервуаре при перемешивании. Во время перемешивания в резервуаре содержание жидкой воды (следовательно, свободной воды, что равнозначно) может уменьшаться, если образуется гидрат, и вода тогда переходит из свободного состояния в состав комплекса. Как правило, при изготовлении этой смеси стеклобой не добавляют. Следовательно, эта смесь на выходе из резервуара не содержит стеклобоя (или же менее 5% масс. стеклобоя на сухой вес). Присутствие стеклобоя в резервуаре с мешалкой могло бы оказывать неблагоприятное влияние на износ резервуара и увеличивать энергозатраты на перемешивание.
Смесь порошка исходного материала и жидкой воды изготавливают в резервуаре, оборудованном средством перемешивания. Например, речь может идти о смесителе THZ, выпускаемом компанией ТЕКА. В резервуар может быть непосредственно подана вода и, в случае необходимости, также вода в форме пара (которая также является свободной водой, но газообразной), который в резервуаре быстро конденсируется до жидкой воды в свободном пространстве между впуском пара и поверхностью исходных материалов, а также на частицах исходного материала. Таким образом, введение в резервуар водяного пара также является средством введения жидкой воды с целью изготовления смеси порошка исходного материала и жидкой воды. С другой стороны, пар, имеющий температуру, как правило, по меньшей мере, 100°С, способствует нагреванию порошка исходного материала.
Предпочтительно, до изготовления смеси порошка исходного материала и жидкой воды порошок исходного материала содержит соединение, способное растворяться, по меньшей мере частично, в жидкой воде в увлажненной массе порошка исходного материала, а затем осаждаться в форме гидрата (содержащего больше воды в составе комплекса, чем до его растворения), и это явление называют «растворение/осаждение». При образовании комплекса это соединение расходует свободную воду. Например, такое поведение свойственно негидратированному карбонату натрия. Негидратированный карбонат натрия (который, следовательно, не содержит воду в составе комплекса) растворяется, по меньшей мере частично, в жидкой воде, затем осаждается в форме моногидрата карбоната натрия (который содержит один моль воды на моль карбоната натрия). Моногидрат более устойчив при более, чем 36°С. Явление «растворения/осаждения» благоприятствует образованию мостиков между частицами порошка исходного материала, что способствует приданию порошку связности и склонности к образованию агломератов. Соединением, которому свойственно явление «растворения/осаждения», может быть, в том числе, карбонат натрия или карбонат калия, или сульфат натрия, или сульфат кальция. Это соединение до смешивания с жидкой водой имеет дегидратированную форму. Таким образом, увлажненная масса исходного материала, предпочтительно, подогрета до некоторой температуры (как правило, по меньшей мере, 36°С), при которой гидрат соединения, способного к «растворению/осаждению», является устойчивым. Если порошок исходного материала содержит такое соединение, в том числе, карбонат натрия, предпочтительно, смесь порошка исходного материала и жидкой воды нагревают, по меньшей мере, до 36°С во время операции изготовления смеси жидкой воды и порошка исходного материала, чтобы стабилизировать гидрат данного соединения, в том числе, моногидрат карбоната натрия. Тогда увлажненная масса исходного материала содержит этот гидрат.
Затем смешивают стеклобой и увлажненную массу исходного материала с целью получения смеси МР/С. Стеклобой вступает в контакт с порошком исходного материала после того, как порошок был увлажнен жидкой водой. Смесь МР/С изготавливают при помощи отдельной системы, расположенной по потоку ниже резервуара, используемого для изготовления увлажненной массы порошка исходного материала. Система изготовления смеси стеклобоя и увлажненной массы порошка исходного материала (смеси МР/С) может включать ленточный транспортер, на который увлажненную массу порошка исходного материала и стеклобой подают отдельно, то есть, один за другим на данный транспортер. Стеклобой может быть добавлен к увлажненной массе порошка исходного материала. Для выполнения этой операции увлажненную массу порошка исходного материала перемещают при помощи транспортера и из определенной точки над транспортером на нее выгружают стеклобой. Точно также, для изготовления смеси МР/С можно добавлять увлажненную массу порошка исходного материала к стеклобою. В этом случае стеклобой может перемещаться на транспортере, на который затем выгружают увлажненную массу порошка исходного материала.
Таким образом, согласно способу настоящего изобретения, сначала изготавливают увлажненную массу порошка исходного материала при помощи средства изготовление этой смеси, включающего резервуар, оборудованный средством перемешивания, затем увлажненную массу выводят через выпуск резервуара и при помощи средства транспортировки направляют в систему (отличную от средства изготовления предыдущей смеси), предназначенную для изготовления смеси МР/С, затем смесь МР/С направляют в подогреватель, куда вводят с целью нагревания и сушки с образованием подлежащей загрузке массы.
Смесь МР/С содержит порошок исходного материала, стеклобой и воду, жидкую и/или в составе комплекса. Порошок исходного материала может содержать воду в составе гидрата (не свободную). Отношение массы жидкой воды и массы воды в составе комплексов в смеси МР/С может изменяться между началом изготовления увлажненной массы порошка исходного материала и введением смеси МР/С в подогреватель из-за явления «растворения/осаждения», описанного выше, могущего вызывать уменьшение массы жидкой воды в пользу массы воды в составе комплекса.
После изготовления смеси МР/С, а именно, в момент ее подачи в подогреватель, смесь МР/С, как правило, содержит, по меньшей мере, 0,2%, в частности, по меньшей мере, 0,4% масс. воды в целом (сумма воды в составе комплекса и жидкой, т.е., свободной воды) и, самое большее, 9%, в частности, самое большее, 3,4% масс. воды в целом.
После изготовления смеси МР/С, а именно, в момент ее подачи в подогреватель, смесь МР/С, как правило, содержит, по меньшей мере, 0%, в частности, по меньшей мере, 0,1%, в частности, по меньшей мере, 0,2% масс. жидкой воды и, самое большее, 9%, в частности, самое большее, 6% масс. жидкой воды. Целью является как можно меньшее содержание воды в смеси МР/С по энергетическим соображениям, однако, оно должно быть достаточным для структурирования подлежащей загрузке массы для ускорения плавления и ограничения уноса. Таким образом, указанное относительное содержание воды является компромиссным.
Смесь МР/С содержит, как правило, по меньшей мере, 1%, в частности, по меньшей мере, 5%, в частности, по меньшей мере, 10% масс. стеклобоя. Смесь МР/С содержит, как правило, самое большее, 60% масс. стеклобоя.
При перемешивании с увлажненной массой порошка исходного материала стеклобой может быть влажным, однако, приведенное выше относительное содержание, разумеется, дано относительно сухого стеклобоя. Нет никакой целесообразности в том, чтобы стеклобой был влажным во время изготовления смеси МР/С, даже является предпочтительным, чтобы от был сухим. При необходимости, можно высушить стеклобой перед смешиванием с увлажненной массой порошка исходного материала.
Смесь МР/С, изготовленную таким образом, затем выгружают в подогреватель. В том случае, когда порошок исходного материала содержит соединение, которому свойственно явление «растворения/осаждения», описанное выше, такое как карбонат натрия, преимущественно, смешивание со стеклобоем не приводит к уменьшению температуры увлажненной массы порошка исходного материала в составе смеси МР/С ниже 36°С. Если нужно, перед смешиванием со стеклобоем увлажненную массу порошка исходного материала нагревают до такой температуры выше 36°С, которой достаточно для того, чтобы смешивание со стеклобоем не вызывало уменьшение ее температуры ниже 36°С. Таким образом, увлажненная масса порошка исходного материала с составе смеси МР/С или даже вся смесь МР/С поступает в подогреватель, как правило, имея температуру от 36 до 90°С.
Устройство, соответствующее изобретению, в целом, предназначено для того, чтобы смесь МР/С непрерывно циркулировала в подогревателе, и для того, чтобы подлежащая загрузке масса непрерывно загружалась в печь.
Смешивание порошка исходного материала и жидкой воды с получением увлажненной массы порошка исходного материала может быть осуществлено в резервуаре, оборудованном средством перемешивания, входным отверстием для порошка исходного материала, средством подачи жидкой воды и/или водяного пара, выходным отверстием для увлажненной массы порошка исходного материала. Такой резервуар также может быть назван «смеситель».
Устройство, соответствующее изобретению, может быть предназначено для того, чтобы средство изготовления смеси порошка исходного материала и жидкой воды функционировало в не периодическом режиме (en batch, что равнозначно). Тогда изготовление смеси порошка исходного материала и жидкой воды с получением увлажненной массы порошка исходного материала также является периодическим. В этом случае добавление жидкой воды может быть выполнено при постоянной массе порошка исходного материала в резервуаре. Поскольку подогреватель работает, как правило, непрерывно, смесь МР/С поступает в подогреватель безостановочно (обычно, вертикально). В зависимости от свободного пространства на входе в подогреватель, смесь МР/С изготавливают и подают в подогреватель периодически и дискретно. Таким образом, в зависимости от свободного пространства на входе в подогреватель, система регулирования определяет необходимость подачи смеси МР/С в подогреватель и управляет открытием выхода резервуара, изготовлением смеси МР/С и подачей смеси МР/С в подогреватель. Система регулирования пригодна для определения наличия свободного пространства в подогревателе и, в зависимости от имеющегося свободного пространства, для управления изготовлением смеси порошка исходного материала, изготовлением смеси МР/С и подачей смеси МР/С в подогреватель.
Порошок исходного материала содержит компоненты, которые должны участвовать в плавлении стекла, такие как диоксид кремния, по меньшей мере, один флюс диоксида кремния, такой как карбонат натрия, в известных случаях, по меньшей мере, один осветлитель, в известных случаях, по меньшей мере, один стабилизатор, такой как источник оксида алюминия (например, полевой шпат, нефелин, фонолит, прокаленный глинозем, гидроксид алюминия) или источник кальция, такой как известняк, в известных случаях, по меньшей мере, один краситель и любую композицию, необходимую для получения готового стекла. Диоксид кремния, как правило, является соединением, присутствующим в порошке исходного материала в наибольшем количестве.
Таким образом, помимо жидкой воды, порошкообразный исходный материал может содержать:
- от 30 до 99% вес. SiO2,
- от 1 до 20% вес. Na2CO3,
- от 0 до 20% вес. CaCO3,
- от 0 до 20% вес. CaCO3, MgCO3
- от 0 до 5% вес. источника оксида алюминия,
- от 0 до 1% вес. NaSO4,
- от 0 до 1% вес. CaSO4.
Вообще, гранулометрический состав порошка исходного материала таков, что D50 составляет от 50 до 500 мкм.
Преимущественно, по меньшей мере, 90% массы стеклобоя образовано частицами, размер которых составляет от 1 мм до 10 см, в частности, от 2 мм до 10 см, в частности, от 1 см до 10 см. Размер частицы стеклобоя представляет собой расстояние между двумя наиболее удаленными точками.
Сушка смеси МР/С, а именно, дымовыми газами, поступающими из печи, вызывает уменьшение общего количества воды в смеси, то есть, суммы свободной воды и воды в составе комплекса, и увеличение температуры смеси. Предпочтительно, подлежащая загрузке масса содержит, по меньшей мере, 0,1% масс. общей воды (сумма массы свободной воды и воды в составе комплекса).
Преимущественно, в подогревателе смесь МР/С нагревают до температуры от 100 до 500°С, предпочтительно, от 200 до 500°С, предпочтительно, от 250 до 400°С. Таким образом, подлежащая загрузке масса на выходе подогревателя имеет температуру в этом диапазоне. Ее подают в печь, когда ее температура также находится в этом диапазоне. Транспортировка смеси МР/С из подогревателя в печь может быть осуществлена при помощи ленточного транспортера, шнека и т.д. Зона транспортировки, предпочтительно, термически изолирована для сохранения тепла смеси МР/С между подогревателем и печью.
Настоящее изобретение относится ко всем стеклоплавильным печам, а именно, печам с поперечным пламенем и печам с торцевым пламенем.
ПРИМЕРЫ
Влияние содержания воды
Измерение связности увлажненного порошка исходного материала как функции содержания воды свидетельствует, что с увеличением содержания воды связность повышается. Изготовили калиброванные таблетки из увлажненных смесей исходного материала, содержащих следующую смесь порошков (% даны на сухой вес), из которых ни один не был гидратированным:
- 60,3% масс. песка
- 4,5% масс. известняка
- 18,3% масс. карбоната натрия
- 1,1% масс. полевого шпата
- 14,9% масс. доломита
- 0,9% масс. сульфата натрия,
к которой в различных пропорциях (2%, 4%, 6% воды относительно суммы масс жидкой воды и порошка) была добавлена жидкая вода. Таблетки затем сушили при 150°С в течении ночи на воздухе. После этого их раздробили при помощи прибора для измерения одноосного сжатия. Фиксировали максимальное усилие в момент разрушения, то есть, непосредственно перед дроблением. Таблетки, содержащие 6% масс. воды, введенной изначально, были более прочными, чем содержащие 4% воды, которые, в свою очередь, были более прочными, чем содержащие 2% масс. воды. Наблюдение агрегатов при помощи растрового электронного микроскопа показало, что размер агрегатов увеличивается с увеличением содержания воды в увлажненном порошке исходного материала. Когда содержание воды увеличивается, частицы лучше соединены друг с другом мостиками, и образующиеся агрегаты больше и плотнее. В целом, не наблюдается агрегатов, размер которых больше 2 см. Размер агрегата представляет собой расстояние между двумя наиболее удаленными точками.
Влияние гранулометрического состава стеклобоя
В широкогорлой колбе приготовили смесь порошка исходного материала и жидкой воды, получив увлажненную массу порошка исходного материала из расчета 3,6% добавленной воды относительно увлажненной массы исходного материала (смеси песка, карбоната натрия, известняка, полевого шпата, сульфата натрия, кокса). С этой целью предварительно приготовили смесь сухих порошков, нагрели в сушильном шкафу до 60°С, добавили воду, затем смесь перемешивали в динамической 3D мешалке 5 минут. По окончании эта смесь имела температуру, по меньшей мере, 36°С. Перемешивание прекращали, затем добавляли стеклобой и перемешивали содержимое колбы вручную 1 минуту. Количество стеклобоя составляло 40% масс. относительно смеси МР/С. Затем содержимое колбы переносили в цилиндрическую форму, в которой ее немного уплотняли вручную, чтобы ее поверхность стала плоской. Фому помещали в сушильный шкаф с температурой 120°С на 20 часов. Образовавшийся блок вынимали из формы и выполняли оценку его прочности на одноосное сжатие. При помощи блока и его испытания на сжатие моделировали прочность агрегата, образующегося в способе, соответствующем изобретению. В приведенной ниже таблице представлены результаты, отражающие максимальное усилие, достигаемое до разрушения блока, как функции гранулометрического состава стеклобоя.
| Пример | Размер стеклобоя | Средняя величина максимального усилия (Н) |
| 1 | < 1 мм | 420 |
| 2 | 4-8 мм | 100 |
| 3 | 8-16 мм | 95 |
В столбце «размер стеклобоя» приведен диапазон размера частиц стеклобоя для 100% его массы. Можно видеть, что блоки примеров 2 и 3 разрушаются при меньшем усилии, чем в примере 1, что является благоприятным с точки зрения устранения блокировки материала, перемещающегося в подогревателе, так как возможно образующиеся в нем большие блоки легче разрушаются.
На фиг. 1 схематично показано технологическая линия, соответствующая изобретению. Различные соединения 1, 2 и т.д., входящие в композицию порошкообразного исходного материала 3 (песок, карбонат натрия и т.д.), размещают последовательными слоями один за другим на ленточном транспортере 4. Затем этот порошкообразный исходный материал выгружают в резервуар смесителя 5, оборудованный лопастной мешалкой 6, в который подают также жидкую воду и водяной пар (конденсирующийся в резервуаре с образованием жидкой воды). В смесителе увлаженную массу порошка исходного материала, как правило, нагревают, по меньшей мере, до 36°С. Операцию перемешивания осуществляют в периодическом режиме (en batch), т.е., с определенным заданным количеством материала, при этом, выходное отверстие 8 закрыто, его периодически открывают для подачи увлажненной массы порошка исходного материала 9 на ленточный транспортер 10. Затем в определенной точке 12 на перемещаемую увлажненную массу помещают стеклобой 11 с целью составления смеси МР/С. Смесь МР/С подают на вход 15 подогревателя 14 исходного материала. В подогревателе смесь МР/С вертикально опускается в параллелепипедных отсеках, выполненных из стали. Горячие дымовые газы 17, температура которых составляет около 800°С, поступающие из стеклоплавильной печи 16, подают при помощи трубопровода и вводят (18) в нижнюю часть подогревателя. Эти газы циркулируют в подогревателе по извилистой траектории вокруг параллелепипедных отсеков, нагревая смесь МР/С, находящуюся в них. Вообще, дымовые газы циркулируют противоточно относительно смеси МР/С. Затем дымовые газы выходят (19) из верхней части подогревателя. При нагревании смеси МР/С образуется водяной пар. Речь идет о свободной воде смеси МР/С и, в известных случаях, о воде, образующейся при дегидратации гидрата, такого как гидратированный карбонат натрия, содержащегося в смеси МР/С. Водяной пар может быть отведен во время опускания смеси МР/С благодаря наличию отверстий в параллелепипедных отсеках, и в этом случае водяной пар смешивается с дымовыми газами, циркулирующими вокруг параллелепипедных отсеков. Сухая и горячая смесь МР/С выходит из нижней части подогревателя, и тогда она представляет собой подлежащую загрузке массу 20. Ее подают (21) в печь 16, где находится ванна расплавленного стекла 22. При помощи ленточного транспортера 24 подлежащую загрузке массу 20 перемещают в камеру 21 подачи шихты. Опускание смеси МР/С в подогревателе 14 происходит непрерывно, и подача подлежащей загрузке массы в печь также является непрерывной. Подача (15) смеси МР/С в подогреватель может быть периодической (полу-непрерывной) и зависеть от опускания материала в подогревателе.
В зависимости от свободного пространства в подогревателе, система регулирования управляет открытием выхода 8 резервуара 5, изготовлением смеси МР/С на транспортере 10 и подачей смеси МР/С в подогреватель. Между подогревателем и печью обеспечена теплоизоляция 23 смеси МР/С с целью ограничения потеря тепла.
1. Технологическая линия для приготовления исходных материалов и их загрузки в стеклоплавильную печь, включающая последовательно установленные:
- средство изготовления смеси порошка исходного материала и жидкой воды с образованием увлажненной массы порошка исходного материала, при этом, указанное средство включает резервуар, оборудованный средством перемешивания, входным отверстием для порошка исходного материала, средством подачи жидкой воды и/или водяного пара, выходным отверстием для увлажненной массы порошка исходного материала,
- систему изготовления смеси стеклобоя и увлажненной массы порошка исходного материала, выведенной из резервуара, с образованием смеси исходного материала и стеклобоя, именуемой смесь МР/С,
- подогреватель исходного материала, в котором циркулирует смесь МР/С, нагреваясь и высыхая, с образованием массы, подлежащей загрузке в печь, и
- систему загрузки в стеклоплавильную печь подлежащей загрузке массы.
2. Технологическая линия по предшествующему пункту, отличающаяся тем, что система изготовления смеси МР/С включает ленточный транспортер, выполненный с возможностью отдельной подачи увлажненной массы порошка исходного материала и стеклобоя.
3. Технологическая линия по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что подогреватель выполнен с возможностью перемещения смеси МР/С по меньшей мере частично вертикально и даже исключительно вертикально.
4. Технологическая линия по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что включает трубопровод для подведения к подогревателю дымовых газов, образующихся в стеклоплавильной печи, с целью обеспечения его термической энергией для нагревания и сушки смеси МР/С.
5. Технологическая линия по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что подогреватель выполнен с возможностью циркулирования дымовых газов и смеси МР/С по разным трубопроводам.
6. Технологическая линия по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью непрерывного циркулирования смеси МР/С в подогревателе для обеспечения непрерывной загрузки подлежащей загрузке массы в печь.
7. Технологическая линия по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью функционирования средства изготовления смеси порошка исходного материала в периодическом режиме.
8. Технологическая линия по предшествующему пункту, отличающаяся тем, что система регулирования выполнена с возможностью определения наличия свободного пространства в подогревателе и, в зависимости от имеющегося свободного пространства, с возможностью управления изготовлением смеси порошка исходного материала, изготовлением смеси МР/С и подачей смеси МР/С в подогреватель.
9. Стеклоплавильная печь, оборудованная технологической линией по одному из предшествующих пунктов.
10. Способ плавления стекла в печи, а именно, печи по предшествующему пункту, включающий стадии, на которых:
- изготавливают в резервуаре смесь порошка исходного материала и жидкой воды с образованием увлажненной массы порошка исходного материала, при этом, указанный резервуар оборудован средством перемешивания, входным отверстием для порошка исходного материала, средством подачи жидкой воды и/или водяного пара, выходным отверстием для увлажненной массы порошка исходного материала,
- смешивают стеклобой с увлажненной массой порошка исходного материала, вышедшей из резервуара, с получением смеси исходного материала и стеклобоя, именуемой МР/С, и
- нагревают и сушат указанную смесь МР/С в подогревателе с получением подлежащей загрузке массы, и
- загружают указанную подлежащую загрузке массу в печь.
11. Способ по предшествующему пункту, отличающийся тем, что для изготовления смеси порошка исходного материала и жидкой воды жидкую воду добавляют к порошку исходного материал так, что сумма массы жидкой воды, привнесенной порошком исходного материала, и жидкой воды, добавляемой к порошку исходного материала, составляет от 0,5% до 10%, как правило, от 1 до 3,5% увлажненной массы порошка исходного материала.
12. Способ по одному из предшествующих пунктов, касающихся способа, отличающийся тем, что смесь МР/С содержит от 0,2 до 9%, в частности, от 0,4 до 3,4% масс. общей воды, суммарно воды в составе комплекса и жидкой воды.
13. Способ по одному из предшествующих пунктов, касающихся способа, отличающийся тем, что на входе в подогреватель смесь МР/С содержит от 0 до 9% масс. жидкой воды, в частности, от 0,1 до 9% масс. жидкой воды, в частности, от 0,2 до 6% масс. жидкой воды.
14. Способ по одному из предшествующих пунктов, касающихся способа, отличающийся тем, что смесь порошка исходного материала и жидкой воды, образующая увлажненную смесь порошка исходного материала, изготавливают в резервуаре, оборудованном средством перемешивания, при этом, увлажненную массу порошка исходного материала доводят в резервуаре до температуры, по меньшей мере, 36°С.
15. Способ по одному из предшествующих пунктов, касающихся способа, отличающийся тем, что смесь МР/С поступает в подогреватель, имея температуру от 36 до 90°С.
16. Способ по одному из предшествующих пунктов, касающихся способа, отличающийся тем, что стеклобой смешивают с увлажненной массой порошка исходного материала с получением смеси МР/С, содержащей от 1 до 60%, в частности, от 5 до 60%, в частности, от 10 до 60% масс. стеклобоя.
17. Способ по одному из предшествующих пунктов, касающихся способа, отличающийся тем, что порошок исходного материала содержит диоксид кремния и флюс для диоксида кремния.
18. Способ по одному из предшествующих пунктов, касающихся способа, отличающийся тем, что порошок исходного материала содержит соединение, способное растворяться, по меньшей мере частично, в жидкой воде в увлажненной массе порошка исходного материала, а затем осаждаться в форме гидрата, при этом, указанное соединение может, в частности, представлять собой карбонат натрия или карбонат калия или сульфат натрия или сульфат кальция.
19. Способ по одному из предшествующих пунктов, касающихся способа, отличающийся тем, что гранулометрический состав порошка исходного материала таков, что D50 составляет от 50 до 500 мкм.
20. Способ по одному из предшествующих пунктов, касающихся способа, отличающийся тем, что, по меньшей мере, 90% массы стеклобоя образовано частицами, размер которых составляет от 1 мм до 10 см, в частности, от 2 мм до 10 см, в частности, от 1 см до 10 см.
21. Способ по одному из предшествующих пунктов, касающихся способа, отличающийся тем, что в подогревателе смесь МР/С нагревают до температуры от 100 до 500°С, предпочтительно, от 250 до 400°С.
22. Способ по одному из предшествующих пунктов, касающихся способа, отличающийся тем, что подлежащая загрузке масса содержит, по меньшей мере, 0,1% масс. общей воды, суммарно массы свободной воды и воды в составе комплекса.
23. Способ по одному из предшествующих пунктов, касающихся способа, отличающийся тем, что смесь МР/С циркулирует в подогревателе непрерывно, и тем, что подлежащую загрузке массу непрерывно загружают в печь.
24. Способ по одному из предшествующих пунктов, касающихся способа, отличающийся тем, что изготовление смеси порошка исходного материала и жидкой воды с получением увлажненной массы порошка исходного материала осуществляют в периодическом режиме.
