CN1304385A - 制造玻璃所用配合料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及制备基于碱金属如Na、K和/或碱土金属如MgO、CaO和/或稀土元素如Ce的硅酸盐化合物的一种制造方法,可选择以将其结合的混合硅酸盐方式,通过转化氧化硅和所述碱金属和/或所述稀土元素和/或碱土金属的卤化物,特别是其氯化物、或硫酸盐或硝酸盐,如NaCl、KCl、CeCl4。转化所需的热输入,至少部分是通过浸入式燃烧嘴提供的。本发明还涉及一种工作装置和其用途。
Description
本发明涉及可用于制造玻璃的某些材料的制备方法。
在本发明的上下文中，“配合料”(batch materials)应理解为意思是指所有可以用作玻璃炉进料的组合物的材料、可玻璃化的材料、天然矿石或合成产品、来自碎玻璃型的回收材料等。同样，“玻璃”应理解为意思是指最广泛含义上的玻璃，也就是说任何玻璃基质、玻璃陶瓷或陶瓷材料。术语“制造”应理解为意思是指熔化配合料的必要步骤和可能所有旨在精炼/调节熔融玻璃以使之具有最后形状的后续和辅助步骤，所述最后形状特别是指以平板(窗用)玻璃、中空玻璃(烧瓶和瓶子)、矿棉形态玻璃、(玻璃棉或岩石棉)用于隔绝热量和声音形态的玻璃、或可能是甚至用于增强的所谓纺织纱形态的玻璃。
本发明特别涉及用于制造如下玻璃的配合料，所述玻璃中含较高含量的碱金属，特别是钠，如用于制造平板玻璃的硅-钠-钙型玻璃。当前最常用来提供钠的配合料是碳酸钠Na2CO3，是一种并非没有缺点的选择方案。这是因为，一方面该化合物只提供钠作为玻璃中的组成元素，在熔化过程中所有含碳部分分解并以CO2形态释放出来。另一方面，因为这种配合料是由Solvay工艺法从氯化钠和石灰得到的合成产物，该工艺包括一系列制造步骤而且不是非常节能，因此与其他配合料相比价格昂贵。
这就是为什么人们提出各种解决方法来采用硅酸钠而不是碳酸钠作为钠源的理由，这种硅酸钠可能是以事先准备好的碱金属(Na)和碱土金属(Ca)的混合硅酸盐方式提供的。使用这种中间产物的优点是共同提供了几种玻璃成份并且避免了碳分解阶段。该产物有可能加快配合料的整体熔化，并有利于其在熔化过程中的均匀化，如专利FR-1,211,098和FR-1,469,109所指出的。但是，该方法在制备这类硅酸盐方面存在问题，并且没有提出一种令人完全满意的合成方法。
因此，本发明的目的是开发一种用于制造这种硅酸盐的新方法，该方法具有特别适用于工业生产的可接受的可靠性、效率和成本。
本发明的主题首先是一种基于碱金属如Na、K和/或基于碱土金属如Mg、Ca和/或基于稀土元素如Ce的硅酸盐化合物的一种制造方法，所述硅酸盐化合物可以取将碱金属、碱土金属和稀土元素之中至少两种元素相结合成混合硅酸盐的形式，特别是将碱金属与碱土金属和/或稀土元素结合的硅酸盐。这种方法的要点在于通过转化氧化硅和NaCl、KCl或CeCl4型的碱金属和/或碱土金属和/或稀土元素的一种或多种卤化物(特别是氯化物)来合成这些化合物，(并且在含有一些硅酸混合物的情况下，也可选择卤化物，特别是碱土金属氯化物)，这种转化所需的热输入，至少部分是通过浸入式燃烧嘴提供的。
在本发明的构架中，作为碱金属和/或碱土金属的来源，部分或全部金属卤化物可被硫酸盐或者甚至是硝酸盐所替代。特别可以是硫酸钠Na2SO4。因此，这些不同的起始材料(卤化物、硝酸盐、硫酸盐)在本发明中被视为等同物。
术语“氧化硅”在此应被理解为意思是指任何主要含有氧化硅(硅氧化物)SiO2的化合物，即使其可能含有其他元素或少量其他化合物，特别是当使用沙子型天然材料时。
“浸入式燃烧嘴”的表述在此应被理解为意思是指所配备的燃烧嘴，用来产生“火焰”或由这些火焰生成的燃烧气在发生转化的反应器内扩展，大量物质在其中经历转化反应。通常它们放置在与侧壁相平或者稍高于侧壁或者稍高于所用反应器的底部(我们在此处意指的火焰，即使其严格说起来不象是顶部燃烧嘴那样的“火焰”，为更简化起见也称为火焰)。
这样本发明导致了一个特别明智的技术解决方案，使之能够在工业规模上开发经由Gay-Lussac和Thénard提出的一种化学转化反应，即涉及在高温下，将NaCl与氧化硅在水的存在下按下式发生的直接转化生成碳酸钠的反应。
其原理在于通过形成硅酸盐来提取碳酸钠，因为这两相不能融和，该平衡总是向NaCl分解的方向移动。
当用硫酸钠代替NaCl时，该反应为下式：
实际上先形成的是SO3，由于采用浸入式燃烧嘴燃烧产生水和热的作用，SO3在生成后转换为硫酸。
至今，该反应已引起了许多工艺上的问题，这是由于难于形成紧密的反应混合物并在难于制造过程中保证这些原料的再补充，加上难于将HCl(或H2SO4)排放使之不与所形成的硅酸盐再次反应，以及难于提取硅酸盐并能够提供足够的热能。
使用浸入式燃烧嘴在提供热能的同时解决了这些大部分困难。
事实上，已经有人提出用浸入式燃烧嘴加热来熔化用于制造玻璃的可玻璃化物质。例如，参照专利US-3,627,504、US-3,260,587或US-4,539,034。但是，将这种燃烧嘴用于本发明的特定场合，也就是从盐类来合成硅酸盐，则具有极端优势：
-因为这种模式的燃烧反应生成水，而水，如前所示，在所需的转化中是不可缺少的。由于浸入式燃烧嘴的优点，就有可能，至少有部分可能(即使在某些场合下可能需要另外提供水)在原地提供转化反应所需要的水。还可肯定的是该水从其他反应起始物，也就是从氧化硅和盐类(为简化起见，术语“盐类”被用来指碱金属、稀土元素并还可以选碱土金属的氯化物型卤化物，用做起始反应物)中引入，这当然有利于促进反应；
-此外，由浸入式燃烧嘴所产生的燃烧，在经历反应的物质中进行，导致强烈的湍流并且导致“火焰”周围或“火焰”和/或从每一个燃烧嘴喷射气体的强烈对流运动，这将保证，至少是部分保证，反应物之间的剧烈搅拌，而这种搅拌正是为保证各种反应物之间的紧密混合所需要的，特别是以固体形态(粉状的)引入反应物，如氧化硅和盐类时。
从严格的热学观点来看，浸入式燃烧嘴还有其特殊的优点，因为它能在所需要之处，也就是大量反应物进行反应之处直接供热，因而将能量损失最小化，并且由于它能对反应物提供足够的能量并能使使之有效达到熔化/转化反应所需的相对高温，也就是温度至少是1000℃，特别是至少1200℃。
-此外，特别是尽可能减少了任何NOx型气体的散发，其加热模式为环境特别友好型。
因此可得出结论说，这些燃烧嘴在任何层面上的有效性(混合质量、优异的热传递和一种反应物在原地产生)意味着转化反应的条件尽可能得以满足，因此没有必要达到极高温度。
浸入式燃烧嘴进料选用的氧化剂可以只是空气。但是，优选的是一种富氧空气，而且甚至就是纯氧。由于下列原因高氧含量具有如下优点：减少了烟道气的体积，这有利于节能，并使正在经历反应的材料避免任何过度流化的风险，否则有可能使其向喷向反应发生的反应器上部或顶部。此外，所得到的火焰更短更分散，这使其能量更快地传至经历熔化/转化的材料。
关于浸入式燃烧嘴燃料的选择，可能有两种途径，这两种途径交替使用或结合使用。
-能够选择液态燃料，燃料油型的、或气体燃料，天然气型(大部分是甲烷)、丙烷型或氢气型；
-还能够选择固态型的含碳燃料，如焦炭，或任何含烃的、可以是氯化的聚合物材料。
除了硅酸盐外，浸入式燃烧嘴所选用的氧化剂和燃料影响所得到的产品性能。因此，当向燃烧嘴供入氧气和天然气时，按照下面的方程式发生两种反应(由最简单的情况开始，在此是意图由NaCl制造钠的硅酸盐，但也可能由其变换为所有其他情形，不管是制造K的硅酸盐、Ce的硅酸盐或者含Ca或Mg的硅酸盐等)：
(a)
(b)
这两种反应可以结合至一个反应：
(c)
当用氢气而不是天然气为燃料时，不再放出CO2，其整个反应被写成：
(d)
当采用含碳固体燃料为燃料时，经常用一种氧气型氧化剂，下列反应可以写成：
(e)
这时所生成的产物自然没有HCl而是Cl2作为转化反应的副产物。
从这各种反应平衡可以清楚看出，本发明所设想的这些转化反应也会产生含卤素的衍生物，在烟气中发现的含氯衍生物如HCl或Cl2(或H2SO4)特别具有利用价值。有两种可能的操作方式：
-一种方法在于将其作为工业废液进行再处理。这样，就有可能用碳酸钙CaCO2中和HCl，这等于生产CaCl2，该化合物具有利用价值(如用于从道路上除去雪)；
-另一种方法在于将本发明的转化考虑为工业规模生产HCl或Cl2的手段，这些基本化合物在化学工业上有广泛用途(这是有可能的，特别对用电解法制氯来说，这种转化对于要用本发明所生产的HCl或Cl2的取代来制造PVC或者聚氯乙烯型的氯化聚合物是必须的)。在这种情况下，就必须将其从烟气中提取出来，并因此建立HCl或Cl2的生产线，比如将本发明所进行的反应装置直接建在需要这些氯化物的工厂旁边。这样，使用所得到的氯化物的衍生物可能进一步降低制造玻璃所需含碱金属配合料的生产成本。
本发明制造硅酸盐的第一个出路涉及玻璃制造工业：这些物质可以代替，至少是部分代替提供碱金属或稀土元素的惯用配合料，特别涉及到关于钠方面至少是部分地用Na2SiO3代替CaCO3。本发明的硅酸盐因此可以用作玻璃炉的进料，这特别被用于两种不同的方式：
-第一种方式在于处理所形成的硅酸盐，以使之与用于玻璃炉的可玻璃化配合料相容：这包括将其从反应器中提取出来，通常将其“冷”转变为固相粉料，特别是采用玻璃制造工业中的已知技术进行造粒。因而在将硅酸盐送入玻璃炉之前，通过形成适合的硅酸盐，进行可能的贮存/运输，使硅酸盐制造工艺和玻璃制造工艺之间完全分开。
第二种方式在于趁“热”使用本发明所形成的硅酸盐，也就是说把制造玻璃工艺与将要作为其进料的前一个硅酸盐生产步骤结合在一起，当硅酸盐还在熔化时送入玻璃炉。这样，硅酸盐就可在与玻璃炉相连的反应器中制造，组成了一个其“上游”部分，与其可能有的用于精炼/调节熔化玻璃的“下游”部分相区别。
在这两种情况下，玻璃炉可以是惯用设计的(比如，采用浸入式电极的电熔化炉、用横向再生器操作的冠状点火炉、末端点火炉、或在玻璃制造业中已知的各种类型的炉子，因此也包括带浸入式燃烧嘴的炉子)，也可选择一种其设计和操作模式经过稍加改进的炉子，以适应不涉及或比标准熔炼工艺少地涉及碳酸盐的熔炼过程。
应当指出，除了硅酸钠之外，本发明制造其他硅酸盐也非常具有优势。因此，本发明能够由KCl制造硅酸钾，这至少成本经济，作为含硅和钾的所谓“混合含碱”玻璃制造用的玻璃配合料也非常具有优势，也就是说那些既含钠又含钾的玻璃。这种玻璃特别适用于制造触摸屏、电视屏幕用玻璃、铅玻璃和用于血浆显示板的玻璃。
同样，本发明使得含比氧化物便宜的氯化物添加剂的特种玻璃制造更为经济。稀土元素如铈就是这种情况，铈氧化物的存在使玻璃具有过滤紫外线的性能，这种类型稀土元素也包括在用于硬盘的高弹性模量特种玻璃的组合物中。因此本发明使中等成本含Si和Ce配合料-硅酸铯-成为可能。
本发明的另一项优点是在开始步骤引入的氧化硅在转化为硅酸盐过程中，由于氯化铁的可挥发性，经历着某种去铁作用：用这种硅酸盐生产的玻璃，通过使用至少一定量的这种硅酸盐，当然要比根本不用这种硅酸盐生产的玻璃要透明得多。这是美学观点上的优点，倾向于增加玻璃的透光性(在平板玻璃的应用中)。
本发明所制造的硅酸盐更特指硅酸钠的第二个出路(除用作玻璃炉的配合料外)是，在洗涤剂工业中，硅酸钠Na2SiO3常被用于洗衣粉/洗涤剂组合物。
本发明所制造硅酸盐(可以是其氯化衍生物)的第三个出路是用于制备特定氧化硅，通常称之为“沉淀氧化硅”，例如用于混凝土组合物。本发明形成的硅酸盐事实上可经受酸腐蚀，有利的是受到本发明转化反应所生成的盐酸HCl的腐蚀，以便形成具有特定颗粒尺寸的粒状沉淀氧化硅：通常想要得到的颗粒大小是纳米级的(例如1至100nm)。
在氧化硅沉淀过程中形成的氯化钠可便利地再循环，最好再用作本发明制备硅酸盐的原料。这是本发明的扩展，从粗糙的氧化硅颗粒(比如，大约1微米或更粗)开始，重新得到了氧化硅颗粒，但其颗粒尺寸要小得多，这种控制与这种颗粒尺寸开拓了通向用途非常广泛的工业用材料的途径。
对这类第三条途径，更具体有兴趣的是，选择碱金属硫酸盐而不是氯化物，我们得到了H2SO4而不是HCl，用于腐蚀所形成的硅酸钠。而化学工业上正是用这种酸来制备沉淀氧化硅。在这种特定的情况下比采用HCl更有优势，由于其避免了任何氯化物在氧化硅中残留，而这种残留正是这种产品腐蚀的潜在根源。
本发明用于生产沉淀氧化硅的方法可用下列步骤表示，示意如下：
→反应在装备有浸入式燃烧嘴的炉子中进行(特别是氧-燃料气或氧-氢气型)，适当纯度的硅石砂和硫酸钠之间进行反应，根据燃烧反应生成的水量控制加水量。因此根据上述反应生成了硅酸钠，将其连续排出，所形成的SO3转化为H2SO4并将其在下游回收。
→生产出的带适当SiO2/Na2O摩尔比和硫酸钠与回收的H2SO4接触。生成氧化硅沉淀并根据用于“橡胶添加剂”的用途对生成的氧化硅加以处理以赋予其适当性能。
→在反应过程中又形成了硫酸钠，该硫酸钠可被浓缩并在装有浸入式燃烧器的炉子中作为钠源循环使用。
可以看出就酸和钠源而论，该方法在一个“闭合回路”内连续进行。这使之能够在只消耗沙子和能量的情况下改进氧化硅的颗粒度。可以回收来自废烟气和SO3冷凝中的热量，比如用于生产浓缩所述水溶液的水蒸汽。
当采用除钠之外的其他碱或硫酸盐之外的其他盐，或者采用热稳定性好并可进行同样反应的任何其他元素的硫酸盐时，本类方法可按非常相似的方式加以应用。
本方法的另一具优势的应用涉及含氯废料处理，特别是含氯和含碳废料的处理，如氯化的聚合物(PVC等)。按本发明中由浸入式燃烧嘴所产生的熔化，可将这些废料热裂解成燃烧的最后产物，CO2和HCl，如前所示，HCl可被中和或就那么使用。还值得注意的是，这些废料还可作为含碳固体燃料，这在事实上可减少进入燃烧嘴中的燃料量(其它类型的废料，如铸造砂也可包括在内)。从经济上的观点而言，这些各类废料的热裂解也是本发明的优点，因为其处理成本，况且这也是重要的，可以从本发明生产硅酸盐的成本中减去。除实际将废料热裂解之外，也可以将其玻璃化。
本发明方法那些既含氯化物又含有机化合物的废料可以呈现化学观点上的惰性。沙子和氯化物(或其等同物)可加入固体或液体废料中。还可加入同样助剂，如CaO、氧化铝或其他氧化物。因此它是一种真的玻璃化，所得到的玻璃化材料能够稳定含在这些废料中可能存在的无机物质。所生成的酸化合物可由过滤烟气的吸附塔回收，并可以再利用。本发明从经济学的观点来看具有很大优势。一方面，所采用的大部分熔化成分是通过盐带来的，同时至少部分玻璃化所需的能量是由废料自身带来的。另一方面，它使得所形成的酸有可能加以回收。
可将不同种类的可燃废料混合使用。为了这种目的，其更适合的是制造一种富含碱土金属的硅酸盐，或者甚至仅制备只含碱土金属的硅酸盐：目的是使废料惰性，而不是制造高质量的玻璃。使用这些大部分为碱土金属的硅酸盐是有利的，因为含碱土金属的原料比所含碱金属的便宜。
本发明的另一个主题是实施本发明方法的设备，该设备优选地包括装有一个或多个浸入式燃烧嘴的反应器和至少一种在熔化物水平面之下引入氧化硅和/或卤化物(或等同物，如硫酸盐或硝酸盐)的设施，特别是以一个或多个螺杆进料间歇式装料口的形式。优选的是，固体或液体的可燃物如上述废料那样，以同样方式引入炉内。这样就能够将其引入正在进行熔化或反应的产物的主体内，至少是那些在反应之前有时间能够蒸发的起始反应物内：此处特别考虑到氯化钠。这样保证了固体或液体可燃物有足够的时间以使其完全燃烧。
优选的是，反应器的壁，特别是在转化反应中与各种反应物/反应产物接触壁装备了镶衬金属衬里的难熔材料。该类金属必须能耐各类侵蚀，特别是由HCl所引起的。优选的是钛、与其同族的金属、或者一种含钛的合金。便利的是，将反应器内部的所有部件、暴露于后者中的部件都用这类金属来制造或其表面用将这种金属涂层来防护(间歇装料口和浸入式燃烧嘴)。优选的是将反应器的所有壁，并且特别是在反应器内的所有金属部件以及与一水箱型液体循环冷却系统相连的那些部件按上述方式构造或处理。壁体可全部用金属制成，不带或带非常少的用于建造玻璃炉的标准难熔材料。
反应器的壁，构成了例如，一个近似的立方体、平行六面体或空心圆柱体(带有一正方形、矩形或圆形的底)。便利的是，其上设置几处可以引入起始反应物的点，如以一种规则的方式在反应器的侧壁分布，特别是以一定数量的间歇进料口的形式。供料点的多样性使其每一点反应物的量受到限制，从而使在反应器内得到的混合物更为均匀。
本发明的反应器还装备有处理氯化物废液的各种设施，特别是用于回收或者中和Cl2或HCl或H2SO4型废液的设施，和/或装有从废气中分离固体颗粒，特别是基于金属氯化物固体颗粒的设施。这些设施便利地设置在从反应器中排出烟道气的烟道处。
本发明的最后一个课题是用来生产含氧化硅和Na2O或K2O型碱金属氧化物、或CeO2型稀土氧化物的玻璃的制造方法，包括将可玻璃化材料熔化，其中所述熔化所需的热量至少部分来自浸入式燃烧嘴。在这种情况下，本发明存在这样的事实，含Na或K型碱金属或Ce型稀土元素的配合料，至少部分是以所述元素的卤化物的形式，特别是以氯化物，如NaCl、KCl或CeCl4的形式使用的。本发明的第二个主要方面在于，可以说，似乎所发生的一切，如硅酸盐，如前所述的那样，是在为生产玻璃而熔化可玻璃化材料的现行过程中“在原地”加以制造的。特别是用部分或全部氯化钠代替碳酸钠，在经济上的优势是明显的。在这种情况下，涉及与玻璃制造相独立的硅酸盐制造，具有前述的同样优点，也就是说特别是玻璃中铁含量少，能够应用热裂解或玻璃化废料产出的氯化物(卤化物)衍生物，而且后者可能适于用作固体燃料等。
下面图示说明的实施方案将帮助详细解释本发明：
图1：本发明用于生产硅酸钠示意装置
本图不按比例，并为清楚起见加以简化。
反应器1包括一个被规则地穿孔的矩形底部2以用来安装数排穿过该底部并有小部分穿入反应器的燃烧嘴3。优选的是该燃烧嘴用钛覆盖并用水冷却。侧壁也用水冷却并包括一个电铸难熔涂层5或全部用钛基金属制造。经侧壁引入反应物的螺杆进料间歇送料口6低于经历反应/熔化材料的液面5。
装有燃烧器的底部可以比侧壁有更厚的电铸涂层，该底部还贯以流出孔10以排出硅酸盐。
顶部8可以是用难熔材料制成的悬空平顶，这些难熔材料是富铝红柱石或氧化锆或AZS(铝-氧化锆-氧化硅)或耐HCl和/或NaCl的任何类型陶瓷材料。将该顶部设计为不能渗透含HCl的烟气：一项保证该防渗透性的非限定方案，其要点在于采用由中空六边形片组成的、在其中放置绝缘材料的蜂巢陶瓷结构。片与片之间是通过在其背面涂上一种抗HCl低温胶而实现。防渗透性这样就保护了这种金属支撑结构。烟道9也是用耐HCl和/或NaCl材料(难熔氧化物、碳化硅、石墨)建造的。它拥有一个用于分离易于冷凝的固体颗粒(金属氯化物)的系统和HCl回收塔，这些装置没有加以图示。
一旦将硅酸盐通过流出孔10从反应器中排放出来，将其输送至玻璃制造工业或硅酸钠洗涤工业所用型号的造粒机(图中未示出)。
这一工艺的目的是为了制造高浓度钠的硅酸盐，钠的量用已知方式定量表示为Na2O与(SiO2+Na2O)总量的摩尔比在50％左右，该方法中是通过间歇式送料口将沙子(氧化硅)和NaCl的混合物引入反应器。这两种反应物也可以分别引入反应器，也可以在将其引入反应器之前，将其预热。
优选的是，燃烧嘴3被供以氧气和天然气或氢气。
配合料在熔化/反应期间的粘度和由浸入式燃烧嘴技术所得到的高反应速率，使之能够得到特定的高产出：比如可达到至少10吨/天的产量。
总之，本发明方法提供了制造硅酸盐的新途径，特别是生产成本适中的钠、钾和铈的硅酸盐。采用mutadis mutandi的，同样的生产方法，不仅制造碱土金属硅酸盐或稀土元素硅酸盐，还制造这些元素的钛酸盐、锆酸盐和铝酸盐(可选择与硅酸盐混合)，也同样落入本
发明的范围内。
因此，一种金属至少可以部分取代硅，特别是一种过渡元素，更尤其是属于元素周期表中第ⅣB族的那些元素，如Ti或Zr，或者元素周期表中的ⅢA族，比如铝。这种取代的优点是所得到有产品溶于水。对这些在水溶液中的产物进行选择侵蚀，特别是采用在转化过程中形成的盐酸，如本文所述前面所述，生成不再是氧化硅颗粒的沉淀，而是相应的金属氧化物的颗粒，如TiO2、ZrO2和Al2O3，这些颗粒的大小通常是纳米级的，如以氧化硅为起始反应物的情况，这种纳米材料在工业上有多种用途。因此可将其用作聚合物和混凝土的填料，将其掺入陶瓷或玻璃陶瓷材料。还可能开发其光催化作用，特别是意图采用TiO2颗粒(可将其掺入具有抗污能力的光催化涂层中，用于任何建筑材料、釉面)。
为了用本发明的方法制造钛酸盐、锆酸盐和铝酸盐，前述制备硅酸钠的方法要进行变换，自NaCl型卤化物和所涉及的金属的氧化物(TiO2、ZrO2和Al2O3等)起始。
另外，可直接使用作为本转化反应含金属起始产物的卤化物而不再是其氧化物。这特别可以是氯化物，如TiCl4、ZrCl4或AlCl3(还可选择所述金属氧化物和氯化物的混合物为含金属起始产物)。在这种情况下，含碱金属材料可以是与用于生产硅酸盐相同的Na型卤化物，当所包含的碱金属是钠时，这种盐可以碳酸钠为补充或被其代替。
正象“沉淀氧化硅”一样，本发明方法的这种扩展可以视为一种改进手段，特别在减小金属氧化物颗粒的尺寸方面，以使其用于工业材料中其他用途。
还应当指出，本发明能够使废料重复利用。明显的是，可将其用于清洁/处理被溢出的油污染的沙子。将这些污染的沙子收集起来用作本发明框架中氧化硅的起始材料带来两大优点：
首先，沙子与有机、可燃废料(燃料、烃化合物)一同使用，
其次，当用其他方法清洁受到污染的海岸和海滩时间太长价格太贵时，这是一个简便清洁方法。这样本发明可以完全不使用燃料。这类用途在制备碱土金属硅酸盐或主要含碱土金属的硅酸盐时具有优势：如同前述为了使氯/有机废料变得惰性的应用，使用带碱土金属的原料比带碱金属的原料在经济上更令人感兴趣。
Claims (18)
1．基于碱金属如Na、K和/或碱土金属如Mg、Ca和/或稀土元素如Ce的一种或多种硅酸盐的化合物的制造方法，所述化合物也可以是以结合至少两种这些元素的混合硅酸盐的形式，包括通过转化氧化硅和所述碱金属和/或碱土金属和/或所述稀土元素的卤化物或硫酸盐或硝酸盐，特别是一种或多种氯化物，如NaCl、KCl或CeCl4，其特征在于这种转化所需的热，至少部分是通过一个或多个浸入式燃烧嘴提供的。
2．权利要求1的方法，其特征在于给浸入式燃烧嘴进料的氧化剂是以空气、富氧空气或氧的形式。
3．前述任一权利要求的方法，其特征在于给浸入式燃烧嘴进料的燃料以是天然气、燃料油或氢气和/或以固体或液体形态的燃料形式，特别是基于聚合物、可被氯化的聚合物、或基于煤的含碳燃料，在靠近燃烧嘴处供给。
4．前述任一权利要求的方法，其特征在于由浸入式燃烧嘴所造成的燃烧至少部分确保搅拌氧化硅和卤化物。
5．前述任一权利要求的方法，其特征在于由浸入式燃烧嘴所造成的燃烧至少部分产生转化所需的水。
6．前述任一权利要求的方法，其特征在于该转化还生成了卤化的衍生物，特别是可利用的氯化衍生物如HCl或Cl2或H2SO4。
7．前述任一权利要求的方法，其特征在于对所形成的硅酸盐进行处理以使之与一种或多种用于玻璃炉的可玻璃化配合料相容，该处理包括，特别是，造粒步骤。
8．权利要求1-6之任一项的方法，其特征在于所形成的硅酸盐被趁热送入玻璃炉。
9．实现前述任一权利要求的方法的装置，其特征在于它包括至少一个装有一个或多个浸入式燃烧嘴的(3)的反应器(1)和将氧化硅和/或卤化物或硝酸盐或硫酸盐与还可以有的液体或固体可燃物，引入经过熔化的物料的液面之下的至少一种设施，特别是以一个或多个螺杆进料间歇送料口(6)的方式引入。
10．权利要求9的装置，其特征在于反应器(1)的壁(2、4)，特别是那些要接触转化中的各种反应物/反应产物的壁，被衬以比如电铸型或用钛或锆或基于这种类型的金属衬板镶衬的难熔材料，并且优选与至少在侧壁(4)上装有采用水类型液体循环的冷却系统相结合。
11．权利要求9或10的装置，其特征在于反应器(1)壁构成了一个近似立方体、平行六面体或空心圆柱体。
12．权利要求9或11的装置，其特征在于反应器(1)装有处理氯化物废液设施，特别是用于回收HCl或Cl2或H2SO4或用于中和HCl和/或分离固体颗粒，如从废气中分离金属氯化物的设施。
13．权利要求1-8任一的方法或权利要求9-12任一的设备在玻璃制造中所用的玻璃化配合料的制备中的应用。
14．权利要求1-8任一的方法或权利要求9-12任一的设备在洗涤剂制造中用的原料，特别是硅酸钠Na2SiO3的制造中的应用。
15．权利要求1-8任一的方法或权利要求9-12任一的设备在沉淀氧化硅，更具体地说是氧化硅和硫酸钠的制造中用的原料，特别是硅酸钠Na2SiO3的制造中的应用。
16．权利要求1-8的任一方法或权利要求9-12的任一设备在废料特别是有机-氯型废料，优选是通过转化氧化硅和至少是含碱土金属的原料产生的废料的玻璃化方面的应用。
17．权利要求1-8的任一方法或权利要求9-12任一的设备在处理被燃料或类似的碳氢化合物污染的沙子，优选是氧化硅和至少是含碱土金属原料的转化产生的污染沙子方面的应用。
18．通过将可玻璃化材料熔化，用于制备含氧化硅和Na2O或K2O型碱金属氧化物，和/或CaO或MgO型碱土金属氧化物和/或CeO2型稀土元素氧化物的玻璃的方法，其中所述熔化所需的热能至少部分来自浸入式燃烧嘴，其特征在于含有Na或K型碱金属，或Ce型稀土元素，或碱土金属的可玻璃化材料至少部分是以这些元素的卤化物，特别是氯化物形式存在，如NaCl、KCl或CeCl4。
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