CN102458634A - 从粉末状材料制造粒料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及从粉末状材料，特别是从用于玻璃制造的原材料湿法制造粒料的方法。本发明包括下述的连续步骤：(i)将粒料粉末状材料分为至少两个部分，第一部分和第二部分；(ii)向粉末状材料的第一部分添加粘结剂液体；(iii)将所获得的第一混合物在造粒机中进行团聚以便获得粒料(a)；(iv)在造粒机中添加粉末状材料的第二部分；和(v)将所获得的新混合物在造粒机中进行团聚以便获得粒料(b)。这种顺序的造粒方法允许获得具有一定程度的粒料，这保证了其稳定性和其处理便利性，而消除了干燥步骤。
Description
1.发明领域
本发明涉及从粉末状材料，特别是用于玻璃制造的原材料(或可玻璃化的材料)制造粒料的方法。更具体而言，本发明涉及用于玻璃制造的粉末状材料的湿法造粒的改善的方法，其中打算将所获得的粒料填入熔化炉中。
2.现有技术的解决方案
在玻璃制造中，能量成本占总生产成本的非常大的部分。为了降低玻璃生产中的能耗，尤其是通过改善炉中原材料的熔化动力学(熔化速度、同质性)进行，迄今已提出了各种方法，其中用从炉排出的余热预加热原材料和/或将所述原材料造粒是最公知的。特别地，造粒是一种有利的方法，因为它允许令人满意地减少加热炉内部粉末原材料的困难，该困难源自于感应热的差的传递并且也由于装料的最易熔化成分的过早熔化。处于粒料形式的可玻璃化原材料的熔化和/或澄清是快速的，同时还赋予熔化的玻璃更好的同质性。此外，明显的是，相比粉末装料的处理，粒料的处理是更容易的。
另一方面，造粒方法是更加有利的，因为它允许避免：
-要么在储存过程中在贮仓或在漏斗中在重力作用下，要么在传送带上由于振动，各种成分分离的风险；和
-可玻璃化的原材料的所谓“细”颗粒(灰尘)的散布，其对熔化炉的产量同时也对炉的拱形炉顶的寿命的全部后果。此外，该缺点可以对环境具有影响，因为散布的灰尘可以产生空气污染的问题。
以已知的方式，通过向粉末形式的玻璃原材料添加粘结剂液体(通常是水)在造粒机中进行常规的粉末状材料造粒，常常向其添加添加剂例如苛性钠。该粘结剂液体对于允许粒料的形成是必要的，因为它作为润滑剂并且允许混合物的团聚。因而，这称为“湿法造粒”。
为有效的粉末状材料的造粒所通常施用的水含量，相对于待造粒的装料而言为7-14重量％，且理想地高于10重量％。关于粘结剂添加剂的性质、数量，向粉末状材料添加粘结剂液体的方法等已检测了数个备选方案(尤其是参见专利FR1556285、US 3969100和US 4031175)。然而，在湿法造粒操作中，一旦形成，就必须随后将粒料进行干燥以便保证其以后运输的稳定性，而且还为了避免在将其填入熔化炉时由于它们包含的水的突然蒸发造成的其爆裂。用于玻璃制造和打算以粒料形式填入熔化炉中的原材料的水含量通常约为2-6重量％。
“湿”粒料的干燥步骤在例如旋转滚筒或流化床类型的干燥机中进行，并且允许获得具有理想水含量的“干”粒料。
因此，使用湿法造粒操作的生产干粒料的常规方法需要两个非常不同的步骤(造粒和干燥)并且由此要求独立于干燥机的造粒机，以及由此所致的额外的运输步骤(转移)。因此，该方法具有某些缺点，主要地从运输的角度而言。这是因为，与从造粒机至干燥机的转移的额外处理步骤是复杂的：
-粉末状材料(向其中添加液体粘结剂)强烈地“粘着”，并且湿粒料、该过程中的中间产品，难以操作和从造粒机中取出；
-湿粒料具有低强度的因此它们在其转移至干燥机的过程中以及也在其干燥过程中经常碎裂。
而且，该方法的重大缺点是为了干燥所述湿粒料所必需的能量，这将减少由于在用于玻璃的原材料的特殊情形中的造粒所获得的能量增益。
还存在允许造粒和干燥的单一系列设备，然而，这两个步骤仍不能同时进行，并且必须是连续的。即使它可至少部分地克服与运输和转移有关的缺点，该类型的设备在任何情况下也不能够避免与干燥本身相关的主要能耗缺点。
3.发明目的
本发明的目的尤其在于通过解决技术问题，即能耗和由干燥步骤所要求的附加运输，来改进现有技术的缺点。
更具体而言，本发明的目的在至少一个其实施方案中是提供运输法造粒的有效方法，其允许避免干燥步骤以及其前述的缺点。
本发明的另一个目的在至少一个其实施方案中是提供湿法造粒的方法，其能够获得具有一定湿度程度的粒料，该粒料保证了其稳定性和其运输便利性以及相对低的残留比例的精细非造粒的颗粒。
最后，本发明的目的还是对于现有技术的缺点提供简化和经济的解决方案。
4.发明概述
根据一个特别的实施方案，本发明涉及从粉末状材料制造粒料的方法。
根据本发明，从粉末状材料制造粒料的方法包括下述连续步骤：
-将待造粒的粉末状材料分为至少两个部分：第一部分和第二部分；
-向粉末状材料的所述第一部分添加粘结剂液体；
-将如此获得的第一混合物在造粒机中进行团聚以获得粒料(a)；
-向所述造粒机添加粉末状材料的第二部分；
-将所获得的新混合物在造粒机中进行团聚以获得粒料(b)。
因此，由于本发明的方法，可对现有技术的湿法造粒方法的缺点提供解决方法，并且可解决所提出的技术问题。实际上，发明人证明了可通过以特殊的方式对实际造粒步骤进行排序来取消现有技术中常规使用的干燥步骤。
因此，本发明基于全新和创造性的方法，因为它允许在本发明的方法结束时，在造粒机中获得具有适当湿度含量的粒料，而无需借助于额外干燥的步骤，该干燥步骤伴随有所得的缺点。
根据本发明的方法，将待造粒的发明材料分为至少两个部分：第一部分和第二部分。
在本发明的一个特别的实施方案中，粉末状材料的第一部分具有与粉末状材料的第二部分的组成相同的组成。在这种情况下，用于制造根据本发明的粒料的方法称为“同质造粒”。
在本发明的另一个特别的实施方案中，粉末状材料的第一部分具有与粉末状材料的第二部分的组成不同的组成。在这种情况下，制造根据本发明的粒料的方法被称为“异质造粒”。因而，在该类型的造粒中，可在同一粒料内选择性地组合一批粉末状材料的特殊组分。在其中粉末状材料由可玻璃化材料形成的特别情况下，该类型的异质造粒允许进一步改善某些熔合参数，例如熔合效率的额外增加或分离作用的更显著的减少。实际上，如在专利申请US2005/0022557 A1中所说明的那样，可玻璃化原材料的选择性分批允许存在于三元体系CaO-Na2O-SiO2中的反应途径得到控制。在该申请中，将某些原材料组合在第一批粒料中，而将其他原材料组合在第二批粒料中。随后，在被放入炉中之前，将两批粒料简单地组合。因此，该选择性分批的方法允许两种不同的造粒并因此增多了待进行的步骤和运输的数目。有利地，根据本发明的粒料制造方法允许在形成粒料的单一造粒操作中获得粉末状原材料的异质造粒，所述粒料各自在其中具有至少两种不同和局部化的原材料的组成。
在阅读作为简单示例性和非限制性实施例给出的优选实施方案的下文描述后，本发明的其他特征和优点将变得更清楚。
5.本发明的实施方案的描述
本发明的方法是从粉末状材料制造粒料的方法。将粉末状材料理解为意指处于粉末形式并包含相当比例的所谓“精细”颗粒的化合物。这些精细颗粒的平均直径通常小于约100微米。
根据本发明，待造粒的粉末状材料具有约0重量％-4重量％的水含量。优选地，待造粒的粉末状材料具有0重量％-约1重量％的水含量。
根据一个特别的实施方案，由打算用于在熔化炉中制造玻璃的原材料或可玻璃化的材料形成粉末状材料。通常，这些可玻璃化的材料包含石英砂、石灰石、白云石、氧化铝、长石、碳酸钠以及其他物质。其他成分也经常存在于这些可玻璃化的材料中，例如颜料(铁、钴、铬的氧化物等)和所谓形成元素(PbO、MgO、ZnO、BaO等)。在该实施方案的情况下，打算随后将通过本发明的方法所获得的粒料填入熔化炉中，要么在其制造之后立即填入要么在储存期间后填入。
根据本发明，将待造粒的粉末状材料分为至少两部分：第一部分和第二部分。优选地，粉末状材料的第一部分占待造粒的粉末状材料的至少25重量％。还优选地，它占待造粒的粉末状材料的至多75重量％。
根据本发明的造粒可以在任何类型的造粒机中实施，例如滚筒造粒机、盘式造粒机或混合造粒机例如叶片型、涡轮型、双锥型的、带型等混合造粒机。
优选地，在发明中所使用的粘结剂液体包含水。优选地，它还包含一种或多种添加剂。要引用的合适粘结剂液体的例子是苛性钠、硅酸钠或其它钠盐的水溶液。特别优选硅酸钠的水溶液。
可以首先向混合机中的粉末状材料的第一部分添加粘结剂液体。随后，将如此获得的湿混合物传送到造粒机。根据本发明优选地，直接向造粒机中的粉末状材料的第一部分添加粘结剂液体。可以常规地通过雾化或喷入造粒机中向粉末状材料的第一部分添加根据本发明的粘结剂液体。
向粉末状材料的第一部分添加的粘结剂液体的量为所述第一混合物的8-20重量％。优选地，向粉末状材料的第一部分添加的粘结剂液体的量为所述第一混合物的8-16重量％。
粘结剂液体和粉末状材料的第一部分在造粒机中形成所述第一混合物。
根据本发明，将从粘结剂液体和粉末状材料的第一部分获得的第一混合物在造粒机中压实。在该步骤期间，剧烈地混合该混合物，使粉末状材料团聚，并由此形成所谓的“湿”(与在该方法的最后步骤中获得的粒料(b)相比)的粒料(a)。在压实之前，可以加热该混合物(常规地，例如在70-85℃之间)。
在形成湿粒料(a)时，向造粒机中的所述粒料(a)添加粉末状材料的第二部分。粒料(a)和粉末状材料的第二部分在造粒机中形成所述新混合物。
根据本发明，使从粒料(b)和粉末状材料的第二部分获得的新混合物在造粒机中团聚。由于该步骤，形成了称为“干”(与粒料(a)相比较)的粒料(b)。在压实之前，还可以加热该新混合物(常规地，例如在70-85℃之间)。
根据本发明的粒料(b)具有2-6重量％的平均水含量，这就其运输和机械稳定性而言是理想的。优选地，粒料(b)具有3-5重量％的水含量。
根据本发明的粒料(b)的尺寸为0.1-8mm不等。尺寸理解为意指粒料的最大尺度。
在本发明的一个实施方案中，粉末状材料的第一部分具有与粉末状材料的第二部分的组成不同的组成，因而进行异质造粒。在该实施方案中，首先从具有组成A的粉末状材料的第一部分形成组成A的同质粒料(a)。然后，向造粒机添加具有组成B的粉末状材料的第二部分，并因而获得异质粒料(b)。它们由具有组成A的芯材形成，该芯材被具有组成B的壳体所包围。根据本发明的该实施方案，可以将待造粒的粉末状材料的批料分为多于两个部分从而获得具有芯材的异质粒料，该芯材被几种不同的壳体包围。
其他有利的细节和特征将在下面从对根据本发明方法的非限制性例示实施方案的描述中变得清楚。
实施例(根据本发明)
实施例1(同质造粒)-根据本发明的方法，从下面的粉末状材料的批料制造粒料：
| 原材料 | 重量％ |
| 石英砂 | 69 |
| 碳酸钠 | 30 |
| 硫酸钠 | 0.4 |
| 氧化铝 | 0.6 |
起始批次的起初水含量小于1重量％。
将该批次分离为具有相同组成的两个部分：相应于起始批料的45重量％的第一部分和相应于起始批料的55重量％的第二部分。
将第一部分填入旋转滚筒类型的造粒机中。随后通过喷射向造粒机添加2.5重量％的Na2O·xSiO2·H2O(x＝3.4)硅酸钠水溶液，同时造粒机处在旋转模式中。相对于溶液混合物和第一部分原材料，所添加的硅酸钠溶液的量为10重量％，并且造粒机的旋转时间为约10分钟。如此获得“湿”粒料。
随后将第二部分填入造粒机中的所形成的第一粒料，同时造粒机处在旋转模式中。这次，造粒机的旋转时间为约2分钟。
如此获得具有4.5重量％的平均水含量的粒料。它们的尺寸为约0.1mm至约5mm不等。在运输过程中和在储存期间，它们具有随时间变化而良好的稳定性和足够的抗性。此外，在造粒过程结束时，存在于造粒机中的“精细”颗粒的量是非常低的。
实施例2(异质造粒)-使用与实施例1中所使用的方法相同的方法，但从下面的粉末状材料的批料开始制造粒料：
| 原材料 | 重量％ |
| 石英砂 | 61.3 |
| 石灰石 | 18.0 |
| 碳酸钠 | 19.0 |
| 硫酸钠 | 0.4 |
| 氧化铝 | 1.3 |
起始批料的起初水含量小于1重量％。
相应于起始批料的34重量％的第一部分原材料具有下面的组成：
| 原材料 | 重量％ |
| 石英砂 | 15.9 |
| 石灰石 | 18.0 |
| 碳酸盐 | 0 |
| 硫酸钠 | 0 |
| 氧化铝 | 0 |
相对于第一部分原材料和溶液的混合物而言，所添加的2.5重量％的硅酸钠水溶液的量为12重量％。
保留的第二部分相应于起始组合物的66重量％并且具有不同于第一部分的组成：
| 原材料 | 重量％ |
| 石英砂 | 45.4 |
| 石灰石 | 0 |
| 碳酸钠 | 19.0 |
| 硫酸钠 | 0.4 |
| 氧化铝 | 1.3 |
因而，获得了具有约4重量％的平均水含量和具有尺寸为约0.1mm至约4mm不等的异质粒料。从由砂和石灰石构成的芯材形成这些粒料，所述芯材被主要由砂和碳酸钠构成的壳体所包围。
在造粒过程结束时存在于造粒机中的精细颗粒的量也是非常低的。实际上，粉末状材料的起始批料具有约50重量％的高百分比的精细颗粒(平均直径＜100μm)。在根据本发明的造粒后，该百分比是实施例2的最终粒料的约8重量％。
实施例1至2清楚地显示出本发明提供了湿法造粒的有效方法，该方法减少并确实消除对干燥步骤的需要。通过仅使用造粒机而无需干燥机，获得了具有就其容易运输和其机械稳定性而言理想的水含量以及具有相对低的残留比例的精细未造粒颗粒的粒料。还可通过使用单一造粒操作来获得允许选择性地分批的异质粒料。
应理解，本发明不限于上面的例示实施例，并且还可对其适用变体实施方案而不偏离如由权利要求所确定的本发明的框架。
Claims (12)
1.从粉末状材料制造粒料的方法，其特征在于，它包括下述的相继步骤：
-将待造粒的粉末状材料分为至少两个部分：第一部分和第二部分；
-向粉末状材料的所述第一部分添加粘结剂液体；
-将如此获得的第一混合物在造粒机中进行团聚以获得粒料(a)；
-向所述造粒机添加粉末状材料的第二部分；
-将所获得的新混合物在造粒机中进行团聚以获得粒料(b)。
2.根据前一权利要求的方法，其特征在于，所述粉末状材料由打算在熔化炉中用于玻璃制造的原材料形成。
3.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，粉末状材料的所述第一部分占待造粒的粉末状材料的至少25重量％。
4.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，粉末状材料的所述第一部分占待造粒的粉末状材料的至多75重量％。
5.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，所述粘结剂液体包含水。
6.根据前一权利要求的方法，其特征在于，所述粘结剂液体包含一种或多种添加剂。
7.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，所添加的粘结剂液体的量为第一混合物的8-20重量％。
8.根据前一权利要求的方法，其特征在于，所添加的粘结剂液体的量为第一混合物的8-16重量％。
9.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，所述粒料(b)具有2-6重量％的水含重。
10.根据前一项权利要求的方法，其特征在于，所述粒料(b)具有3-5重量％的水含量。
11.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，粉末状材料的所述第一部分具有与粉末状材料的所述第二部分的组成相同的组成。
12.根据权利要求1至10之一的方法，其特征在于，粉末状材料的所述第一部分具有与粉末状材料的所述第二部分的组成不同的组成。
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