CS219681B1 - Sposob premiešavania skloviny - Google Patents

Description

3

Vynález sa týká spósobu premiešavania sklovinyplynom vznikajúcim elektrolýzou skloviny.

Sklářsky kmeň pozostáva zo surovin, ktoréobsahujú rožne látky napr. sírany, uhličitany,dusičnany a iné. Granulometrické zloženie týchtosurovin je velmi rozdielne, čo je příčinou rozlič-ných hmotností rovnakých objemov jednotlivýchkomponentov v sklárskom kmeni. Z tohoto dóvo-du zamiešať ideálny sklářsky kmeň je velmi nároč-né a keď sa k tomu přidá odmiešanie kmeňa nazáklade dopravy od miešačky po zakladač, jezískanie homogénneho kmeňa a tým aj homogén-neho skla velmi obtiažné. Homogenizácia sklovinyv sklárskej váni nastáva difúziou jednotlivýchkysličníkov a to z miest o vyššej koncentrácii namiesta o nižšej koncentrácii, Zvýšenie difúzie a týmaj kvalitnejšiu homogenizáciu by sme mohli do-siahnuť zvýšením taviacej teploty, pretože difúznekoeficienty jednotlivých kysličníkov s teplotourastů a sklovina pri vyššej teplotě má ďaleko nižšiuviskozitu. Zvýšenie teploty na taviacom agregáte jelimitované mnohými faktormi, z ktorých jednýmz najdóležitejších je použitie žiarovzdomých mate-riálov a preto zvyšovanie teploty v tomto smere bybolo na úkor životnosti taviaceho agregátu. Akchceme vyrábať ekonomickejšie, je třeba hladaťspósoby, ktoré by zaručovali kvalitu skloviny bezzvyšovania taviacej teploty. Jedným zo spósobov,v ktorom je určitá rezerva pri napomáhaní homo-genizácii je aj prúdenie vo váni. Prúdenie vo váni sadá ovplyvniť róznymi spósobmi, z ktorých v súčas-nosti sa hodné používá premiešavanie skloviny vováni. Z prípadov, keď sa na regulovanie prúdenianepoužívá miešanie sú v súčasnosti najznámejšieelektrický príhrev, tepelné maximum a odběrskloviny.

Napomáhanie prúdeniu vo váni a tým zároveňhomogenizácii skloviny v súčasnosti sa obraciasmerom k premiešavaniu skloviny, či už mechanic-ky (miešadlo) alebo iným spósobom.

Mechanické premiešavanie má radu nevýhod,miešadlo musí byť zhotovené z materiálu, ktorýodolává vysokým teplotám a zároveň korozívnemupósobeniu skloviny. V mnohých prípadoch sajedná o platinové miešadlo, na zostrojenie ktoréhoje potřebné velké množstvo platiny, čo je cenovenevýhodné. Zároveň tu nastáva korózia a straty nahmotnosti platinového miešadla sú značné. , Další spósob premiešavania skloviny je tzv.i prebublávanie, kde sa pomocou trysiek, umiestne-1 ných na dne taviaceho agregátu vháňa určitémnožstvo plynného média, ktoré je schopné sklo-vinu premiešať. Rózne spósoby premiešavania sklo-vinyprebublávacímzariadenímsúpredmetommno-hých patentov napr. patenty USA č. 2 387 222,3 294 509, 3 239 324, 3 305 340, 3 330 639,3 414 396, 3 558 297. Vo váčšine prípadov sa akoplynné médium používá vzduch. Tento i napriektomu, že před zavádzaním do vane je čištěnýa sušený, obsahuje určitú vlhkost’ a nečistoty, ktorépotom zavádzame do skloviny a tým zvyšujemecelkový obsah plynov. Vzniklá bublina premiešava 219681 sklovinu, čím lokálně koncentrácie jednotlivýchkysličníkov sa roztiahnu na pozdížne útvary, ktorémajú váčší povrch a tým dochádza k dokonalejšie-mu koncentračnému vyrovnaniu kysličníkov v skle.Jednou z nevýhod u tohto spósobu je, že trysky(v mnohých prípadoch vyrobené z platiny) korodujú,zatekajú sklovinou a prestávajú plnit’ svoju póvod-nú funkciu. Straty platiny po ukončení kampaněčinia 10 až 20 %.

Suroviny používané na utavenie skloviny nie súdokonale čisté, obsahujú rózne nečistoty a príme-sy. Utaviť sklo napr. z čistých kysličníkov je možnojednoduchšie ako zo surovin, ktoré sa bežnepoužívajú pri výrobě skla, ale vyrábať takto prie-myselne by bolo velmi neekonomické. Preto sapoužívajú rózne suroviny napr. dusičnany, uhličita-ny, sírany a iné, z ktorých konečným efektom v skleje požadovaný kysličník. Tieto suroviny však pri-nášajú do skloviny rózne látky, ktoré sa privysokých teplotách uvolnia vo formě plynnýchproduktov. Odstránenie týchto plynných produk-tov je velmi dóležité z dóvodu lepšej homogenitya tým kvality vyrábaného skla. Plynné produkty sadostávajú do skloviny aj z niektorých iných zdro-jov. Sú to napr. vlhkost’ surovin resp. kmeňa, plyn,ktorý sa používá ako vykurovacie médium, popří-padě vzduch, použitý na prebublávanie skloviny.Keď zoberieme běžný sklářsky kmeň bez čeriacejzmesi na přípravu E-skla, neuvažujúc vlhkost’surovin a vypočítané objemové množstvo plynnýchproduktov len z dolomitu, vápenca a boritej,ukazuje sa, že na 1 cm3 skla připadá cca 0,70 cm3plynných produktov ktorými sú kysličník uhličitýa voda. Odstránenie týchto je jednou z podmienokzabezpečenia kvality utaveného skla. Tieto plynnéprodukty sa nachádzajú v sklovine v troch formácha to vo formě „kyšpy“, kde velkost’ bublin je pod1 mm, „bubliny“ kde verkosť je nad 1 mm a plynyrozpuštěné v skle, ktoré sú viazané fyzikálne-che-mickým spósobom. Snahou bublin je dostat’ sa vonzo skloviny a toto je možné iba vtedy, ak bublinydosiahnu tzv. kritickú velkost’, pri ktorej sa začnúpohybovat’ na povrch skloviny, kde praskajú.Odstránenie malých bublin pod 1 mm je možné,buď rozpúšťaním týchto plynných produktov, ale-bo spojováním malých bublin do váčších a týmzváčšeniu priemeru až ku kritickému, pri ktoromvztlaková sila prevýši silu príťažlivú medzi bubli-nou a sklovinou. Tomuto odplyneniu velmi napo-máhá prúdenie vo váni, teda miešanie skloviny, čiuž mechanickým spósobom alebo prebublávaním,kde styk dvoch alebo viacej bublin s menšímpriemerom ako kritický je pravděpodobnější. Naodplynenie má vplyv aj prostredie nad hladinouskloviny, to je parcialny tlak jednotlivých plynnýchproduktov. Čím je parcialny tlak vyšší, tým dochá-dza k pomalšiému odplyneniu. Toto je niekedyriešené zavádzaním buď redukujúceho alebo oxi-dujúceho plynu do prebublávacích trysiek v jed-notlivých častiach vane podía toho, aké spaíovaniev ktorej časti vane je. Tento spósob premiešavaniapopisuje čs. autorské osvedčenie č. 171 404, kde 4 ako redukujúce plyny sa používajú vodík, kysličníkuholnatý, metan a iné, a ako oxidujúce plyny sapoužívajú vzduch, kyslík a iné.

Na odstránenie plynov zo skloviny sa používajútiež látky, ktoré sú schopné uvolňovat’ pri vysokýchteplotách plyn, vo váčšine prípadov kyslík, ktorý jepotom schopný absorbovat’ sa do menších bublina tým zváčšiť ich priemer na kritický, pri ktorombublina opúšťa sklovinu. Tieto látky musia byť zanízkých teplot stabilně a až pri vysokých teplotáchsú schopné uvolňovat’ plynný produkt, ktorý by malmať velkú absorbčnú schopnost’ do bublin. Keď jeokolie bubliny presýtené alebo nenasýtené ply-nom, dochádza bud k rozpúšťaniu alebo k rastububliny. Rozpustnost’ plynu je priamo úměrnáparcialnemu tlaku a nepriamo úměrná teplote. Toznámená, že pri vysokých teplotách (oblast’ čere-nia) je rozpustnost’ plynov do skloviny malá, prinižšej teplote dochádza k váčšiemu rozpúšťaniu.Podlá súčasných poznatkov najúčinnejším plynomje kyslík, ktorý má značnú schopnost’ znižovaťparcialny tlak ostatných plynov v bublině a týmzvýšit’ difúziu týchto plynov z okolia do bubliny.Pretože rýchlosť vzostupu bublin stúpa so štvorcomjeho poloměru, sú rýchlo zo skloviny odstránené.Dalšou velkou výhodou, je, že kyslík je schopnývytláčať niektoré rozpuštěné plyny napr. dusík,vodnú páru, kysličník uhličitý a iné.

Možnost’ vytvorenia kyslíkových bublin inýmspósobom ako je popísané v predchádzajúcej častije popísané v patente USA č. 3 811 860. Riešeniepopisuje vytvorenie malých kyslíkových bublinpomocou elektrolýzy skla jednosměrným prúdom.Plyn sa vytvára na anóde a katodové reakcie súvhodným spósobom udržované na minime, abynedochádzalo k vylučovaniu kovu. Podlá tohtopatentu nevýhodou tohoto spósobu je nutnost’udržovat’ polaritu elektrod zavedením jednosměr-ného prúdu pokial možno nepřetržíte. Po určitomčase napátie potřebné na udržanie prúdu móženarásť do nežiadúcich hodnot, čo závisí od zloženiaskla, viskozity, hustoty atd., čo je pravděpodobněspósobené akumuláciou produktov elektrolýzy naelektrodách. Preto je potřebné na určitý časovýúsek vypnúť napátie, aby sa umožnila regeneráciaelektrod. Popřípadě je tu ešte jedna možnost’zavedením dvoch anod, ktoré sa striedavo zapínajúoproti jednej katóde.

Uvedené nevýhody sa odstránia resp. podstatnéznížia použitím spósobu podlá vynálezu. Podstatavynálezu spočívá v tom, že vytvorenie kyslíkovýchbublin na anóde sa uskutočňuje striedavým prú-dom. Najvyššia hodnota frekvencie striedavéhoprúdu zodpovedá časovému úseku, pri ktorom sana anóde začnú zretelne vytvárať kyslíkové bubli-ny. Použité elektrody móžu byť umiestnené na dnetaviaceho agregátu tak, aby nebránili prúdeniu vováni. Podra rozmiestnenia elektrod sa proti prúduskloviny vytvára prúd bublin malých rozmerov,ktoré stúpajú k hladině a tým vynášajú na povrchhladiny chladnejšiu sklovinu, čím sa zníži teplotnýrozdiel medzi dnom a hladinou skloviny. Bubliny 219681 sa vytvárajú na celom povrchu anody, prakticky naaktívnych centrách elektrod, takže spolu nesplý-vajú. Výhodou tohoto spósobu je, že umožňuje strie-davé vyvíjanie kyslíkových bublin, určitý časovýúsek na jednej a další časový úsek na druhejelektróde podlá toho, na ktorú elektrodu pojdekladná alebo záporná zložka striedavého prúdu.Týmto je možné zamedziť vylučovaniu reakčnýchproduktov a tým prakticky periodickému obnove-niu katody a anody pri súčasnej elektrolýze. Taktovzniklé kyslíkové bubliny sú schopné dokonalepremiešať sklovinu, tým vytvořit’ prúdenie sklovi-ny, ktoré zabezpečí zlepšeme homogenity sklaa odstránenie rozpustných plynov ako je vodnápara, kysličník uhličitý, dusík a iné. Vzniklé kyslí-kové bubliny sú schopné vyčeriť sklovinu a týmnahradit’ doteraz používané suroviny, ktoré privysokých teplotách sú schopné uvolňovat’ kyslík.

Predmet vynálezu je zřejmý z připojeného sché-matické obrázku 1, kde je vídieť bočný pohladjedného z možných prípadov zapojenia elektrod nadne taviaceho agregátu v dvoch radách a z obrázku2, kde je zobrazený pohlad zhora toho istéhozapojenia, ktorý ukazuje umiestnenie elektrodv dvoch radoch po štyri elektrody. V převedení podlá obrázku 1 pracujú v prvom iřade 1 dve elektrody ako anody a dve elektrody 1ako katody. V druhom radě 2 je to obdobné ibastriedavo, to znamená, že naproti katóde v prvomradě 1 je anoda v druhom radě 2 a naopak.

Na obrázku 2 v prvom radě elektroda 3 pracujeako anoda, elektroda 4 ako katoda, elektroda5 pracuje znova ako anoda a elektroda 6 akokatoda. V druhom radě pracuje elektroda 7 akokatoda, elektroda 8 ako anoda, elektroda 9 akokatoda a elektroda 10 ako anoda. Na tieto elektro-dy je zavedené striedavé napátie vhodnej frekven-cie, ktorá určuje časový úsek kedy bude elektrodapracovat’ ako anoda (vylučovat’ kyslíkové bubliny)a kedy ako katoda. Příklad 1

Vzhladom na nízku frekvenciu striedavého prú-du 0,01 Hz ktorému odpovedá časový úsek 100sekúnd je možné použit’ molybdénové elektrody.Korózia molybdénových elektrod vzrastá s frek-venciou použitého prúdu a tiež s použitím čeriace-ho činidla, ktoré pri vysokých teplotách uvolňujekyslík (kysličníky arsenitý As2O3, a antimonitýSb2O3...). Oba tieto faktory v našom případe súodstránené, pretože frekvencia striedavého prúduje velmi nízká a použitie elektrolytického pebublá-vania skloviny vylúči používanie čeriacich látokktoré uvolňujú pri vysokých teplotách kyslík.Prúdová hustota závisí na róznych fyzikálnychvlastnostiach skloviny (vodivost’ skla, viskozita,chemické zloženie, teploty tavenia...) a pretou každéj skloviny móže byť rozličná. V našompřípade pri tavení boritokremičitého skla, ktoréhocharakteristickou črtou je právě nízká elektrická

Claims (3)

1. 5 2I96X1 vodivost’, by prúdová hustota mala byť 0,2 až 0,3A.cirT2. Příklad 2 Podobné ako v příklade 1 sú použité molybdéno- PREDMET

   1. Spósob premiešavania skloviny plynom vzni-kajúcim elektrolýzou skloviny vyznačujúci sa tým,že elektrolýza sa uskutočňuje striedavým prú-dom.
2. 2. Spósob podía bodu 1, vyznačujúci sa tým, že vé elektrody, frekvencia striedavého prúdu je0,001 Hz čo odpovedá časovému úseku 1000sekúnd. Prúdová hustota ostává nezmenená 0,2 až0,3 A.cm 2. VYNÁLEZU striedavý prúd má frekvenciu 10~4 Hz až 1 Hz.
3. 3. Spósob pódia bodu 1 a 2, vyznačujúci sa tým,že elektrolýza sa uskutočňuje tak, aby vznikali plynové bubliny o priemere 1 až 50 milimetrov. 2 výkresy