CN85105135A - 玻璃批料的有机润湿处理 - Google Patents

Abstract

通过使用燃油一类的有机液体作为玻璃批料润湿剂而节约了能量。在含硫玻璃批料中掺混燃油也改善了熔化速度。

Description

本发明涉及玻璃的熔化，特别是涉及改进被投入熔化炉的玻璃批料混合物的配方，以便在熔化炉的运行中获得较好的能量效率。

玻璃批料物质通常是以细碎状投入玻璃熔化炉。批料较精细部分会夹带在燃烧中产生的气流中，并且被废气流带出熔化炉。部分这种夹带粉尘会沉积在蓄热室内或废气通道的其它部分。这些沉积物的积累会限制流过该处的气流，沉积物不利于熔化炉的运行效率，并可能需要费用大的维修以减轻堵塞。为此以及其它原因，在熔化炉进料以前，通过润湿玻璃批料以消除玻璃批料的粉尘，这是玻璃工业中的通常作法。尽管有时候使用苛性钠溶液，但最常用的润湿剂是水，也已建议用硅酸钠溶液作为润湿剂（美国专利No2，975，555）。然而玻璃批料中有水不利于熔化运行效率，因为炉内水的汽化，会消耗一部分供给熔化炉的能量。最理想的办法是润湿玻璃批料又不致损失能量。

通常在玻璃批料配方中含有一种硫源物质，一般是诸如芒硝（Na₂SO₄）石膏（CaSO₄）一类的硫酸盐，以促进玻璃熔化和精炼。有时也包括粉煤一类的固体碳素物，并已知它是促进硫化物反应的。然而，不必要地使用大量硫或者用碳过分激化是浪费的，并且会引起一些不希望的熔化炉的亚硫排出物。因此，为了利用硫作为玻璃助熔剂，玻璃工业已经在寻找更有效的方法。（例如，参看美国专利No4，138，235和4，270，945）。

在本发明中，例如燃油一类的有机液体用于润湿玻璃批料，以代替，或者与水或其它水溶液结合一起作为润湿剂。当有机液体进入炉子的燃烧区时，至少部分地用它代替水进行燃烧，同由于水汽化仅仅消耗能量比较，润湿剂向熔化过程供给热量。此外，含碳液体的存在，看来是通过与含硫批料中的硫相互配合而促进熔化过程，这比煤的促进作用更有效。特别是已经观察到，由于批料中有燃油存在，熔化过程的早期阶段进行得更加迅速。由于这些优点，可以降低炉子熔化每单位玻璃所消耗的能量，所降低的能量消耗大于补偿有机液体的燃值。

对于本发明的目的来说，实际上任何可燃烧的有机液体，都可以作为玻璃批料润湿剂。当然，必须不是极易挥发、***的物质并不含有污染玻璃产品的元素。润湿剂也应该能够进行放热燃烧。这样的液体都适于作润湿剂。例如甘油、糖浆和大量较低分子量的聚合物，这些不同的有机液体都能够满足以上条件。但由于经济原因，工业玻璃冶炼生产将所喜欢使用天然存在的有机液体，大多数最佳液体是石油产品。可以使用原油，但石油的燃油馏分更适于商用。燃油的蒸馏物和残余部分都适于作为润湿剂，而通称为2号燃油的蒸馏物是最常用的。由于它容易在室温下处理和喷洒，而被优先推荐。燃油的较重馏分，例如6号燃油（“船用油”）也可能满足润湿剂条件，但通常要加热，以促进喷洒和与批料物质混合。使用燃油较轻馏分，例如1号燃油，甚至是煤油，也可能是适用的，但是它们较高的挥发度使它们的吸引力不大。

因为不同的玻璃配方在成分和颗粒大小分布上不同，为防止玻璃批料粉尘所需要的液体量也将是不同的。一般说来，液体量应是足以保持有效存在的游离液体能包复玻璃批料颗粒，以便在粒子中产生粘结性。在用水润湿平板玻璃批料的一般作法中，与批料混合的水量可以为约2%（按批料重量）到约8%（按批料重量），最常用的水量是约4%（按批料重量）。某些水与某些批料物质可能发生水合作用，因此，这些水在润湿批料时将不是游离的，从而所加入的水量按照批料的水合态和熔化场地的气候条件而变化。

为了润湿批料的目的，根据重量上，燃油可以近似地代替等量的水。已经观察到，燃油的润湿性稍弱于水，因此，建议减少的水量稍少于被加入的油量。也是由于这个原因，不是推荐用油来代替全部水，而是使用油和水二者来润湿批料。

表Ⅰ中的实例1到6是用于透明夹板玻璃的典型批料配方，全部实例中都包含有合乎本发明方法的燃油。实例1、2和3表示部分代替水的燃油，在这些实例中总液体含量保持在4%（按批料重量）。实例4和5同样以4%的总液体含量为基础，但是用苛性钠溶液代替水。在燃油和水的比率相同的条件下，总液体含量一般可能从2%变化到8%（按批料重量）。如果实例1到5被用于代替用4%的水或单一苛性钠溶液预先润湿批料，可能建议包含稍多于表Ⅰ所示的燃油，总液体含量增加到4.25%到5%，以便提供相同的湿度。

对于需要氧化的玻璃（例如平板玻璃）来说，已经发现，大于3%的油量有时候会引起玻璃过度的还原和脱色。因此，对于这类玻璃来说，燃油量最好不大于3%（按重量）。然而，对于还原、着色玻璃，这个极限是不必实施的。

表Ⅰ

实例（按重量的份额）

1    2    3    4    5    6

砂    1000    1000    1000    1000    1000    1000

苏打粉    323    323    323    288    303    323

石灰石    84    84    84    84    84    84

白云石    242    242    242    130    130    242

芒硝    10    10    10    10    10    10

过氧化铁粉    0.5    0.5    0.5    0.5    0.5    0.5

燃油（2号）    4.3    8.5    33.2    7.6    30.5    4.3

水    62.2    58    33.2    -    -    66.4

苛性钠    -    -    -    52.9    30.5    -

（5%水溶液）    0.25%    0.5%    2%    0.5%    2%    0.25%

%燃油

已经观察到，除了润湿作用以外，批料中燃油的存在，促进了熔化过程。使用燃油润湿批料而节省的能量，超过了由于减少批料中的水而节省的能量。实验室熔化表明，批料中燃油的存在，在熔化过程的起始阶段，加速了批料颗粒的熔解。这种燃油的作用，类似于在玻璃批料混合物中经常含有的煤粉的作用，因此，燃油可以代替煤。而使用燃油熔化性能获得的改善，意外地大于使用煤获得的改善。在含有作为精炼剂硫的玻璃配料中（常常以硫酸盐形式），已经发现，在某种程度上燃油和硫共同起作用，以致取得了硫对熔炼过程有益作用的较好效益。尽管这种作用未被完全理解，从理论推理，熔化炉中批料层表面上燃油的挥发和燃烧，限制氧通过批料物质。在卸料附近产生的蒸汽不仅把批料与大气氧隔绝，而且从配料物质中吸收氧，特别是从硫酸盐中吸取氧，它是批料中最容易减少的物质。

硫酸盐的首要目的是考虑它作为分散剂的作用，也就是硫酸盐有助于防止砂粒烧结，否则，烧结导致富硅渣块和浮渣的形成。燃油蒸汽可能把某些硫酸盐还原成硫化物，众所周知这会增加二氧化硅的溶解率。如果为某些硫酸盐保持分散作用提供条件，则硫化物的形成看来就会促进总熔化过程。已经观察到，批料中芒硝或其它硫源量不足，或者因为超量的燃油或其它还原剂使硫酸盐过分还原成硫化物状态，由于砂粒烧结而妨碍总熔化速度。在典型的夹板玻璃配料中，每1000份（按重量）砂子中大约5份（按重量）的芒硝被认为是起分散作用的最小量。如果部分硫酸盐被还原成硫化物的话，则所需要的芒硝须大于5份（按重量）。例如，对于大多数操作来说，10份（按重量）芒硝可能足以起二者作用。为加快熔化速度起见，建议在批料中使用少于2%（按重量）的燃油，以避免过分地还原用量适中的硫酸盐。对于本发明的这种情况来说，没有有机润湿剂时，不必减少润湿批料的正常水量。因此，表Ⅰ中的实例6，表示批料配方保持全部4%的水（早先曾经将它作为唯一的润湿剂），但为了增强熔化起见，还加入了0.25%的燃油。

已经观察到，在含硫玻璃配料中，使用煤和使用燃油的另一个区别在于，大约0.5%（按批料重量）的煤量，就会产生还原和脱色玻璃的强烈作用，而使用燃油，其数量一直增加到接近4%（按重量），或更多的水平时，才产生同等程度的还原作用。

实验1

具有表Ⅰ中实例1配方的玻璃批料、0.5%（按重量）2号燃油与3.5%（按重量）的水一同作为批料润湿剂，以600吨（545公吨）/天的进料速度投入玻璃熔化炉。与用4%的水润湿批料、生产率相同的炉子比较，发现炉中天然气燃烧可减少6000立方英尺/小时，这种天然气燃烧率降低而节省的热能，超过了批料中燃油供给熔化炉的能量。此外，较低的燃烧率能够获得较低的熔化炉装置温度，从而能获得较长的炉龄。炉子冶炼玻璃的质量不受实验的影响。

实验2

在交叉燃烧的，有6个炉口的平板玻璃熔化炉中，以600吨（545公吨）/天的速度运行，使用的批料配方，基本上与表Ⅰ中实例6相同，但不使用燃油。开始在批料中完全不使用煤或其它还原剂，然后使用0.83份（按重量）[0.05%（按批料重量）]的添加粉煤，在距炉子进料端头前三个炉口处，测量废气中的硫含量，发现当煤出现在批料中时，在前三个炉口处废气中硫含量增加10%。这表明在熔化过程的早期阶段，煤促进批料中硫的释放。

实验3

在有7个炉口的炉子类似平板玻璃的熔化运行中，用0.5%燃油和3.5%水润湿的实例2的批料，同只用4%水润湿的同样批料比较。发现在用燃油和水润湿玻璃批料的情况下，前三个炉口处，废气中硫的平均含量低于28%。玻璃产品中硫含量基本保持不变，因此得出这样的结论，即燃油阻止了炉子上游部分硫的释放，而将硫的释放转移到炉子较远的下游区域，这正是为更有效地利用硫所希望的。

在有7个炉口并用与实例4相似的苛性钠溶液润湿批料的类似玻璃熔化炉中，使用8.2份（按重量）燃油作为还原剂，同使用0.75份（按重量）粉煤作还原剂比较。发现在用燃油润湿批料的情况下，前三个炉口处，废气中硫的平均浓度为35%到低于37%。

熟知本技术领域的技术人员所做的变更和修正，可借助于作为以下权利要求所限定的本发明的精神和范围。

Claims (29)

1、熔化玻璃的方法，其特征在于，用足以防止批料纷尘化的液体量润湿玻璃批料物质，然后向熔化炉进料，在炉内批料一直被加热到批料物质变成熔化状态，其改进包括：在熔化炉进料以前，用有机液体组成的润湿剂润湿批料。

2、权利要求1的方法，其特征在于，用还含有水的润湿剂润湿批料。

3、权利要求1的方法，其特征在于提供的有机液体量小于3%（按批料重量）。

4、权利要求1的方法，其特征在于，有机液体是碳氢化合物。

5、权利要求1的方法，其特征在于，有机液体是燃油。

6、权利要求1的方法，其特征在于，润湿剂还包括苛性钠水溶液。

7、权利要求1的方法，其特征在于，润湿剂基本上由水和燃油组成。

8、权利要求7的方法，其特征在于，提供的燃油量不大于2%（按批料重量）。

9、权利要求1的方法，其特征在于，润湿剂基本上由燃油和苛性钠水溶液组成。

10、权利要求9的方法，其特征在于，提供的燃油量不大于2%（按批料重量）。

11、权利要求1的方法，其特征在于，批料包含含硫物质。

12、权利要求11的方法，其特征在于，含硫物质含有芒硝。

13、权利要求12的方法，其特征在于，批料是平板玻璃批料混合物。

14、熔化玻璃的方法，其特征在于，将包含硫源物质和碳源物质的玻璃批料混合物投入熔化炉，在熔化炉内将批料加热变成熔化状态，其改进包括：

至少在批料中提供一部分有机液体形式的碳源物质。

15、权利要求14的方法，其特征在于，有机液体是碳氢化合物。

16、权利要求14的方法，其特征在于，有机液体是燃油。

17、权利要求14的方法，其特征在于，硫源物质是芒硝。

18、权利要求16的方法，其特征在于，提供的燃油量不大于2%（按批料重量）。

19、权利要求14的方法，其特征在于，批料是平板玻璃批料混合物。

20、权利要求14的方法，其特征在于，在炉子进料以前，用水和有机液体组成的液体试剂润湿批料，液体试剂量为2%到8%（按批料重量）。

21、一种玻璃批料组合物，它由玻璃原料的粉状混合物和含有水和有机液体掺合物形式的液体部分组成。

22、权利要求21的组合物，其特征在于，有机液体是燃油。

23、权利要求21的组合物，其特征在于，液体部分为2%到8%（按组合物重量）。

24、权利要求23的组合物，其特征在于，有机液体含量为0.25%到3%（按组合物重量）。

25、权利要求24的组合物，其特征在于，粉状混合物包括砂、苏打粉、石灰石和白云石。

26、权利要求25的组合物，其特征在于，有机液体是燃油。

27、权利要求26的组合物，其特征在于，水量大于燃油量。

28、权利要求27的组合物，其特征在于，燃油量不大于2%（按组合物重量）。

29、权利要求22的组合物，其特征在于，燃油成份不大于2%（按组合物重量）。