JP6810044B2 - シリカ系溶融物の調製のためのプロセス - Google Patents
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Description
本発明の好ましい実施形態によれば、例えば、以下が提供される。
(項1)
少なくとも35重量%シリカ、好ましくは、少なくとも40重量%シリカ、より好ましくは、少なくとも45重量%シリカまたは少なくとも50重量%シリカを備える、シリカ溶融物の調製のためのプロセスであって、微細シリカ粉末が、溶融炉の底部内に配列される少なくとも1つの浸漬式バーナを備える浸漬式燃焼溶融炉内で、バブリング溶融物レベルを下回って給送される、プロセス。
(項2)
前記微細シリカ粉末は、飛灰および/または籾殻灰である、上記項1に記載のプロセス。
(項3)
前記少なくとも1つの浸漬式バーナは、乱流溶融物の体積が、バーナが点火していない場合に前記溶融物が有するであろうレベルより少なくとも8%、好ましくは、少なくとも10%、より好ましくは、少なくとも15%高いように、前記溶融物を乱流状態に維持するように制御される、上記項1または2に記載のプロセス。
(項4)
有意な発泡層が溶融物レベルの上部にわたって発生されないように動作される、上記項1−3のいずれかに記載のプロセス。
(項5)
さらに、融剤が、好ましくは、前記微細シリカ粉末と組み合わせて、前記溶融物の中に導入される、上記項1−4のいずれかに記載のプロセス。
(項6)
前記融剤は、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化リチウム、酸化鉛、酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化ストロンチウム、および酸化ホウ素、ならびにそれらの組み合わせから選択される、上記項5に記載のプロセス。
(項7)
前記融剤は、前記組成物の0.5〜25重量%、好ましくは、0.5〜20重量%、または1.0〜15重量%の範囲の量で添加される、上記項6に記載のプロセス。
(項8)
付加的ガラス化原材料を前記溶融炉の中に給送するステップを含む、上記項のいずれかに記載のプロセス。
(項9)
前記付加的ガラス化原材料は、前記溶融炉内の溶融物レベルの上方に給送される、上記項8に記載のプロセス。
(項10)
前記ガラス化原材料は、バブリング溶融物レベルを下回って、有利には、溶融物レベルを下回って給送される、上記項8または9に記載のプロセス。
(項11)
前記溶融物の少なくとも一部は、前記溶融炉から引き出され、冷却に応じてガラス化され、ガラス化された生成物を生産する、上記項のいずれかに記載のプロセス。
(項12)
前記ガラス化された生成物はさらに、必要に応じて、具体的組成物の調製、建設要素、道路建設、またはガラス製造プロセスにおけるガラス化された原材料としての使用、より具体的には、ガラス溶融プロセスのために処理される、上記項11に記載のプロセス。
(項13)
溶融チャンバ壁は、冷却され、例えば、冷却液体、好ましくは、水を循環させることによって分離される二重鋼鉄壁を備え、前記冷却液体によって引き出されるエネルギーは、好ましくは、再利用され、内側溶融炉壁は、難燃材料で裏打ちされない、上記項のいずれかに記載のプロセス。
(項14)
熱が、高温蒸発気および/または前記冷却液体から回収される、上記項のいずれかに記載のプロセス。
(項15)
前記溶融物の少なくとも一部は、前記溶融炉から継続的にまたはバッチ式に引き出される、上記項のいずれかに記載のプロセス。
(項16)
前記浸漬式燃焼は、略トロイド溶融物流動パターンが、前記溶融物中に発生され、略垂直回転中心軸を有し、前記溶融物表面における主要な中心に内向きに収束する流動を備えるように行われ、前記溶融物は、垂直回転中心軸に近接して下向きに移動し、前記溶融物表面に戻るように上昇移動で再循環され、したがって、略トロイド流動パターンを画定する、上記項のいずれかに記載のプロセス。
(項17)
前記溶融ステップは、前記溶融物を流動パターンに曝すことによって、前記微細シリカ粉末材料を浸漬式燃焼溶融炉内で溶融させるステップを含み、前記流動パターンは、算出流体動態分析によってシミュレーションされたときに、略トロイド溶融物流動パターンを前記溶融物中に示し、主要な中心に内向きに収束する流動ベクトルを前記溶融物表面に備え、トロイドの回転中心軸が略垂直である、上記項のいずれかに記載のプロセス。
(項18)
前記溶融炉底部に向かって、流動ベクトルは、配向を変化させ、外向き、次いで、上向き成分を示す、上記項13に記載のプロセス。
(項19)
浸漬式燃焼バーナが、略環状バーナゾーン内、好ましくは、バーナ円上に前記溶融炉底部に配列される、上記項のいずれかに記載のプロセス。
(項20)
前記バーナは、約250〜1250mm、有利には、500〜900mm、好ましくは、約600〜800、さらに好ましくは、約650〜750mmの隣接バーナ間の距離を伴って配列される、上記項のいずれかに記載のプロセス。
(項21)
前記浸漬式バーナにわたって、またはそれに隣接して上向きに移動する前記溶融物の各バーナ軸および/または速度ベクトルは、例えば、とりわけ、前記溶融炉の中心に向かって、≧1°、≧2°、≧3°、もしくは≧5である、および/または≦30°、好ましくは、≦15°、より好ましくは、≦10°である、角度だけ、若干、垂直から傾斜される、上記項のいずれかに記載のプロセス。
(項22)
各中心バーナ軸は、前記溶融炉の中心垂直軸およびバーナ中心を通して通過する垂直平面に対してある旋回角度だけ傾斜され、前記旋回角度は、≧1°、≧2°、≧3°、≧5°、および/または≦30°、≦20°、≦15°、もしくは≦10°である、上記項のいずれかに記載のプロセス。
(項23)
溶融チャンバ(3)と、溶融物出口(9)および燃焼排ガスの排気のための煙突と、前記溶融炉の底部内の溶融物レベルの下に配列されるバーナ(21、22、23、24、25、26)と、前記溶融物レベルを下回っておよび/または前記溶融物レベルとバブリング溶融物レベルとの間に配列される、粉末状または微細材料のための給送機(10)とを備える、浸漬式燃焼溶融炉(1)であって、前記バーナは、溶融物体積が、いかなるバーナ点火も存在せずに前記溶融物が同一温度で有するであろう体積と比較して、少なくとも8%、好ましくは、少なくとも10%、より好ましくは、少なくとも15%増加されるように、正常動作条件において、前記溶融物中に十分な乱流を維持するように、配列および制御される、浸漬式燃焼溶融炉(1)。
Claims (23)
- 少なくとも35重量%シリカ、好ましくは、少なくとも40重量%シリカ、より好ましくは、少なくとも45重量%シリカまたは少なくとも50重量%シリカを備える、シリカ溶融物の調製のためのプロセスであって、微細シリカ粉末が、溶融炉の底部内に配列される少なくとも1つの浸漬式バーナを備える浸漬式燃焼溶融炉内で、バブリング溶融物レベルを下回って給送され、ここで、前記微細シリカ粉末は、飛灰および/または籾殻灰である、プロセス。
- 前記微細シリカ粉末は、50μm未満、好ましくは、45μm未満の粒子サイズを示す、50重量%を上回る、好ましくは、60重量%を上回る、さらに好ましくは、70重量%を上回るかまたは80重量%を上回る粒子を含有する、請求項1に記載のプロセス。
- 前記少なくとも1つの浸漬式バーナは、乱流溶融物の体積が、バーナが点火していない場合に前記溶融物が有するであろうレベルより少なくとも8%、好ましくは、少なくとも10%、より好ましくは、少なくとも15%高いように、前記溶融物を乱流状態に維持するように制御される、請求項1または2に記載のプロセス。
- 有意な発泡層が溶融物レベルの上部にわたって発生されないように動作される、請求項1−3のいずれかに記載のプロセス。
- さらに、融剤が、好ましくは、前記微細シリカ粉末と組み合わせて、前記溶融物の中に導入される、請求項1−4のいずれかに記載のプロセス。
- 前記融剤は、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化リチウム、酸化鉛、酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化ストロンチウム、および酸化ホウ素、ならびにそれらの組み合わせから選択される、請求項5に記載のプロセス。
- 前記融剤は、前記シリカ溶融物の0.5〜25重量%、好ましくは、0.5〜20重量%、または1.0〜15重量%の範囲の量で添加される、請求項6に記載のプロセス。
- 付加的ガラス化原材料を前記溶融炉の中に給送するステップを含む、請求項1〜7のいずれかに記載のプロセス。
- 前記付加的ガラス化原材料は、前記溶融炉内の溶融物レベルの上方に給送される、請求項8に記載のプロセス。
- 前記付加的ガラス化原材料は、バブリング溶融物レベルを下回って、有利には、溶融物レベルを下回って給送される、請求項8に記載のプロセス。
- 前記溶融物の少なくとも一部は、前記溶融炉から引き出され、冷却に応じてガラス化され、ガラス化された生成物を生産する、請求項1〜10のいずれかに記載のプロセス。
- 前記ガラス化された生成物はさらに、必要に応じて、具体的組成物の調製、建設要素、道路建設、またはガラス製造プロセスにおけるガラス化された原材料としての使用、より具体的には、ガラス溶融プロセスのために処理される、請求項11に記載のプロセス。
- 溶融チャンバ壁は、冷却液体によって冷却され、前記冷却液体によって引き出されるエネルギーは、好ましくは、再利用され、内側溶融炉壁は好ましくは、難燃材料で裏打ちされない、請求項1〜12のいずれかに記載のプロセス。
- 溶融チャンバ壁が、冷却液体を循環させることによって分離される二重鋼鉄壁を備える、請求項1〜13のいずれかに記載のプロセス。
- 熱が、高温蒸発気および/または前記冷却液体から回収される、請求項14に記載のプロセス。
- 前記溶融物の少なくとも一部は、前記溶融炉から継続的にまたはバッチ式に引き出される、請求項1〜15のいずれかに記載のプロセス。
- 浸漬式燃焼が、略トロイド溶融物流動パターンが、前記溶融物中に発生され、略垂直回転中心軸を有し、前記溶融物表面における主要な中心に内向きに収束する流動を備えるように行われ、前記溶融物は、垂直回転中心軸に近接して下向きに移動し、前記溶融物表面に戻るように上昇移動で再循環され、したがって、略トロイド流動パターンを画定する、請求項1〜16のいずれかに記載のプロセス。
- 前記溶融物を流動パターンに曝すことによって、前記微細シリカ粉末材料を浸漬式燃焼溶融炉内で溶融させ、前記流動パターンは、算出流体動態分析によってシミュレーションされたときに、略トロイド溶融物流動パターンを前記溶融物中に示し、主要な中心に内向きに収束する流動ベクトルを前記溶融物表面に備え、トロイドの回転中心軸が略垂直である、請求項1〜17のいずれかに記載のプロセス。
- 前記溶融炉の前記底部に向かって、流動ベクトルは、配向を変化させ、外向き、次いで、上向き成分を示す、請求項13または14に記載のプロセス。
- 浸漬式燃焼バーナが、略環状バーナゾーン内、好ましくは、バーナ円上に前記溶融炉底部に配列される、請求項1〜19のいずれかに記載のプロセス。
- 前記バーナは、250〜1250mm、有利には、500〜900mm、好ましくは、600〜800、さらに好ましくは、650〜750mmの隣接バーナ間の距離を伴って配列される、請求項1〜20のいずれかに記載のプロセス。
- 前記浸漬式バーナにわたって、またはそれに隣接して上向きに移動する前記溶融物の各バーナ軸および/または速度ベクトルは、例えば、とりわけ、前記溶融炉の中心に向かって、≧1°、≧2°、≧3°、もしくは≧5である、および/または≦30°、好ましくは、≦15°、より好ましくは、≦10°である、角度だけ、垂直から傾斜される、請求項1〜21のいずれかに記載のプロセス。
- 各中心バーナ軸は、前記溶融炉の中心垂直軸およびバーナ中心を通して通過する垂直平面に対してある旋回角度だけ傾斜され、前記旋回角度は、≧1°、≧2°、≧3°、≧5°、および/または≦30°、≦20°、≦15°、もしくは≦10°である、請求項1〜22のいずれかに記載のプロセス。
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