CZ200026A3 - Pec pro tavení materiálu s vysokou teplotou tavení, způsob její výroby, použití pece a způsob rekuperace kovu z pece - Google Patents

Abstract

Pec pro tavení materiálu s vysokou teplotou tavení, jako je sklo, má dno a boční stěny, vymezující taveninu (5) z roztaveného materiálu. Alespoň část povrchu dna a eventuelně bočních stěn, kteráje ve styku s taveninou (5), je tvořena alespoňjednou vrstvou (12,13; 21, 22,23), vytvořenou ze zrnitého žárovzdomého materiálu (14,16), s výhodou s minerálním pojivém na bázi oxidů nebo skelného materiálu. Při způsobu výroby pece se na alespoň části povrchu dna a eventuelně bočních stěn, určené ke styku s taveninou (5), uloží alespoň jedna vrstva (12,13; 21,22,23), obsahující žárovzdomý zrnitý materiál (14, 16), načež se zvýší teplota pece a přivádí se materiál s vysokou teplotou tavení, jako je CM sklo, pro vytváření taveniny (5). Pec je vhodná pro použití k i tavení recyklovaného skla, obsahujícího kovové zbytky.

Description

Pec pro tavení materiálu s vysokou teplotou tavení, způsob její výroby, použití pece a způsob rekuperace kovu z pece

Oblast techniky

Vynález se týká tavení termoplastických materiálů s vysokou teplotou tavení, jako je sklo. Zejména se týká pece, určené pro tavení takových materiálů, a jejího použití.

Dosavadní stav techniky

Taková pec, v níž se taví materiály, jako je sklo, musí být řešena tak, aby její stěny vhodně izolovaly taveninu za účelem zajištění dobrého tepelného výtěžku a při zabraňování jakémukoli vytékání roztaveného skla do vnějšího prostoru. K tomuto účelu má typická konstrukce pece na vnější straně dostatečnou tloušťku izolačního materiálu a na vnitřní straně povrchy z žárovzdorného materiálu, odolávajícího korozi působením skla. Tyto žárovzdorné materiály jsou osazeny v peci ve formě dlaždic nebo bloků, umístěných vedle sebe, mezi nimiž je třeba vytvářet spoje těsné vůči pronikání roztavené skloviny.

V úrovni dna pece spočívají dlaždice ze žárovzdorného materiálu, které mají zvýšenou tepelnou vodivost, na izolačních blocích materiálu, prostřednictvím netvarované vrstvy, která zajišťuje vytvoření dokonale vodorovné základny. Jedná se zpravidla o beton na bázi hydraulického pojivá, ukládaný za studená na izolační bloky.

V principu je teplotní profil v peci za provozu takový, že teplota pod žárovzdorným materiálem je blízká teplotě krystalizace skla, nebo je alespoň taková, že viskozita roz• · · · · • · · · · · ······ · · · ·

-2fe tavené skloviny se stává velmi vysoká, takže jestliže roztavená sklovina projde žárovzdorným materiálem, tuhne nebo krystalizuje (odskelňuje se neboli devitrifikuje) v horní úrovni izolačního materiálu a její další unikání je tedy zastaveno.

K takovému průchodu skla může docházet zejména, když se vytvoří v žárovzdornému bloku trhliny v důsledku napětí vyvolávaných tepelnou roztažnosti, nebo když byla spára mezi dvěma bloky špatné uzavřena. K tomu může docházet rovněž tehdy, když sklo, přivedené v pevném stavu do pece, obsahuje kovové zbytky. Když se totiž dostane kapka roztaveného kovu na rozhraní mezi žárovzdorným materiálem a sklem, dochází ke zrychlení korozí žárovzdorných materiálů, a mohou vznikat žíly, kterými roztavená sklovina rychle proniká k izolačnímu materiálu.

Přes všechna opatření, která je možno uskutečnit, je možno někdy pozorovat poruchy těsnosti pece, kdy dochází k tomu, že roztavená sklovina může dosahovat k izolačnímu bloku s teplotou dostatečně vysokou k tomu, aby neztuhla a poškozovala izolaci. Zejména vyvolává vnikání kovu, unášeného roztavenou sklovinou, do izolačních bloků, vážná poškození, protože kov napadá izolační materiál a vytváří kapsy, které vyhlubuje a/nebo vyplňuje roztavená sklovina.

Je tedy důležité zabránit vnikání roztavené skloviny přes povrchy, tvořící vnitřní stěny pece, neboř rizika pronikání skloviny skrz stěny pece mohou současně ovlivňovat výrobní schopnost pece a bezpečnost jejího použití.

• ·

-3Vynález si tedy klade za úkol snížit tato rizika a vytvořit stěny pece se zlepšenou těsností, zejména když se do roztavené skloviny zavádějí kovové zbytky.

Podstata vynálezu

Tohoto cíle je podle vynálezu dosaženo zejména tím, že alespoň část vnitřních povrchů pece je při jejich stavbě opatřena obkladem, obsahujícím žárovzdorný zrnitý materiál.

Pod pojmem žárovzdorný zrnitý materiál se ve smyslu vynálezu rozumí, jak je obvyklé, žárovzdorný materiál v částicové formě nebo ve formě zrn, který se běžně může získat drcením nebo mletím.

Vynález přináší pec pro tavení materiálu s vysokou teplotou tavení, jako je sklo, se dnem a bočními stěnami, vymezujícími taveninu z roztaveného materiálu, jejíž podstatou je, že alespoň část povrchu dna a eventuelně bočních stěn, která je ve styku s taveninou, je zpočátku tvořena alespoň jednou vrstvou, obsahující zrnitý žárovzdorný materiál .

Pod znakem na počátku se rozumí, že uvedený povrch nebo část povrchu má od počátku funkce pece (před nebo těsně po jejím zahřátí) výše uvedené uspořádání. Vynález pro tento účel navrhuje způsob výroby pece, který bude popsán níže.

Překvapivě se ukázalo, že povrch stěny, vytvořené z óásticového materiálu, jako je žárovzdorný zrnitý materiál, vykazuje zlepšenou těsnost vůči roztavené sklovině, než povrch, tvořený prostým ukládáním prefabrikovaných prvků

-4vedle sebe, jako dlaždic.

Dále se bude při zmínce o roztaveném minerálním materiálu, přítomném v peci, hovořit hlavně o sklovině. Pokud není uvedeno jinak, označuje tento termín obecně jakýkoli tavitelný minerálním materiál, přírodní nebo umělý, zejména sklo, ale také horninu.

Problémem, spojeným s běžnou realizací vnitřních povrchů stěn při použití dlaždic, ukládaných na základní vrstvu různé povahy, je vznik trhlin v důsledku napětí, vyvolaných tepelnou roztažnosti. Jelikož vrstvy mající různé součinitele tepelné roztažnosti, jejich odlišné vzájemné pohyby vyvolávají tření, která namáhají dlaždice v tahu, což může mít za následek, že se v nich vytvoří trhliny nebo že popraskají. Na rozdíl od toho dovoluje použití částicového materiálu vytvořit souvislou povrchovou vrstvu beze spař, která má vynikající odolnost proti napětím z tepelné roztažnosti pece. Riziko tvorby trhlin je tak snížené a těsnost proti roztavené sklovině je zlepšená.

Žárovzdorný materiál může obecně být jakéhokoli typu, odolávajícího korozi vyvolávané roztavenou sklovinou (kde míra odolnosti může být více či méně zvýšená), zejména typu na bázi oxidu chrómu nebo na bázi oxidu zirkonia, křemíku a/nebo hliníku (typu AZS). Zrnitý materiál, použitelný podle vynálezu, může být získáván z recyklovaného žárovzdorného materiálu.

Granulometrie zrnitého materiálu je proměnlivá a může být s výhodou nižší než 50 mm, například přibližně 1 až 50 • · ······ ·· · · • · w · · · ·«·· ··· · · · · · · · • ···· ·· · · · · ·· · • · ···· ····

-5mm. Mohou však být rovněž použity granulometrie vyšší než 50 mm. Pro vyjasnění je vhodné uvést, že pod pojmem jemný se zde rozumí zrnitý materiál, jehož granulometrie je nižší než přibližně 5 mm, jako střední se zde rozumí zrnitost zrnitého materiálu, jejíž granulometrie je 5 až 30 mm, jako hrubý se rozumí zrnitý materiál, jehož granulometrie je 30 až 50 mm, a jako velmi hrubý se rozumí zrnitý materiál, jehož granulometrie je vyšší než 50 mm. Tyto granulometrie znamenají nejmenší velikost oka síta, dovolující prosévání částicového materiálu.

Ve zvláštním provedení může být dotykový povrch skloviny tvořen v podstatě zrnitým materiálem. Jeho granulometrie může být s výhodou volena v závislosti na povaze skla, přítomného v tavenině, zejména jeho viskozitě při teplotě stěny a jeho povrchovém napětí, aby zrnitý materiál nebyl smáčený nebo aby byl jen velmi málo smáčený sklovinou a bylo tedy bráněno vnikání skloviny do mezer mezi částicemi zrnitého materiálu. Obecně je v tomto provedení zrnitost tím výhodnější, čím jemnější granulometrii částic vykazuje, neboř takto vytvořená vrstva je tím kompaktnější. Zrnitý materiál může s výhodou obsahovat směs částic různé granulometrie, přizpůsobené pro dosažení maximálního vyplnění nebo optimální kompaktnosti k vytvoření těsné vrstvy.

V jiném provedení vynálezu, jemuž může být dávána z určitých hledisek přednost, obsahuje vrstva nebo alespoň jedna z vrstev povrchu v dotyku se sklem kromě zrnitého materiálu minerální pojivo, kompatibilní s roztavenou sklovinou, které může být typu s chemickým nebo keramickým tuhnutím, zejména minerální pojivo na bázi roztaveného oxidu nebo • ·· · • · · · « · · « « « ··· * · · · · · · ······· · · · · ·· · • · · · · · ···· ··· · ·· · · ·· ··

-6oxidů nebo skelného materiálu nebo materiálů. V tomto provedení vrstvy jsou mezery mezi částicemi zrnitého materiálu alespoň zčásti vyplněny uvedeným pojivém pro vytváření kompozitního materiálu. Pojivo je s výhodou zpočátku směšováno ze zrnitým materiálem v částicové formě v alespoň jedné z uvedených vrstev.

Kompozitní materiál na bázi žárovzdorného zrnitého materiálu a pojivá je dosti souvislý materiál, který nedovoluje nebo dovoluje jen málo průchod roztaveného materiálu, jako skloviny, mezi částicemi zrnitého materiálu. Jde také o materiál, u něhož je koroze působením skloviny pomalá a který tedy má zlepšenou životnost.

Granulometrie zrnitého materiálu je v tomto provedení méně důležitá, protože částice jsou zadržovány pojivém. Použití relativně jemného zrnitého materiálu nicméně zůstává výhodné, protože dovoluje vytvářet kompaktní vrstvu se zvýšeným kontaktním povrchem mezi částicemi a pojivém, takže z kompozitní vrstvy se tváří velmi těsná bariéra proti sklu a jiným zbytkům, eventuelně přítomným v tavenině.

Ve zvláštním provedení vynálezu povrch dna (nebo alespoň část povrchu dna) a eventuelně stěn obsahuje pouze jednu vrstvu, obsahující žárovzdorný materiál. Granulometrie této vrstvy je s výhodou nižší než 50 mm, zejména 30 mm a obzvláště nižší než 20 mm. S výhodou může zrnitý materiál obsahovat směs částic s různou granulometrií, přizpůsobený pro dosažení maximálního vyplnění nebo optimalizované kompaktnosti k vytvoření těsné vrstvy.

• · · « · · · · * · • · · · · · · « · · ··«···· · ··· · · · • · · · · · · · · · ··· · ·· · · · · · ·

-7V určitých případech použití je však dávána přesnost tomu, aby zrnitý materiál nebyl příliš jemný, aby se zabránilo jakémukoli riziku vynášení zrnitého materiálu do roztavené skloviny v důsledku intenzivního pohybu v roztavené sklovině na povrchu dna a stěn, které by mělo škodlivý vliv na kvalitu roztaveného skla.

V obzvláště výhodném provedení se tak použije v dotyku s taveninou první vrstva, označovaná jako kontaktní vrstva, obsahující první trnitý materiál, a pod touto kontaktní vrstvou je uložena další vrstva, označovaná jako vnitřní vrstva, obsahující další zrnitý materiál, přičemž granulometrie zrnitého materiálu kontaktní vrstvy je vyšší, než je granulometrie zrnitého materiálu nebo směsi zrnitých materiálů vnitřní vrstvy nebo každé vnitřní vrstvy.

Zrnitý materiál kontaktní vrstvy je s výhodou takový, že nemůže být vynášen mícháním taveniny a chrání vnitřní vrstvu před tímto mícháním. V tomto případě obsahuje vrstva, která je v kontaktu s taveninou, s výhodou zrnitý materiál, mající granulometrii vyšší než 10 mm, zejména přibližně 10 až 50 mm a obzvláště 20 až 50 mm, přičemž vnitřní vrstva nebo každá vnitřní vrstva s výhodou obsahuje zrnitý materiál s granulometrii nižší než 20 mm nebo 10 mm podle případu, zejména řádově 1 až 10 mm, a nejvýhodněji nejméně 5 mm, a popřípadě směs granulometrii.

Podle obzvláštního provedení obsahuje uvedená alespoň jedna vnitřní vrstva minerální pojivo, jak je uvedeno výše, zatímco dotyková vrstva je tvořena v podstatě relativně hrubým zrnitým materiálem.

• · ·<···· ·· 99 »9 9 · · * » · · · • · · 9 9 · · · · 9

9999999 9 999 99 · • · · · · · 9 9 9 9

999 9 99 99 9 9 99

-8Když obsahuje povrchová vrstva pojivo, zajištující kohezi mezi částicemi zrnitého materiálu, může být toto pojivo vytvořeno na bázi různých minerálních materiálů, zejména na bázi oxidů nebo na bázi skelných materiálů, jako je sklo, eventuelně částečně odskelněné, nebo horniny, jako je čedič. Sklo může být totožné nebo odlišné od skla, přítomného v tavenině. Může se jednat obzvláště alespoň částečně o recyklované sklo (střepy) nebo eventuelně o sklo s vysokou hustotou, absorbující záření v infračervené oblasti.

Pojivo může být s výhodou zvoleno zejména v závislosti na jeho viskozitě při teplotě stěny nebo jeho povrchovém napětí, aby mohlo alespoň částečně uzavírat (utěsňovat) mezery mezi částicemi zrnitého materiálu.

Ve výhodné alternativě provedení může být pojivo zvoleno tak, že jeho hustota (zejména při teplotě dna) je vyšší, než je hustota skla přítomného v peci. Vytvoří se tak účinné fyzické oddělení mezi sklem pojivá a roztavenou sklovinou, vytvářenou v peci.

Rovněž výhodně může být pojivo zvoleno tak, aby jeho viskozita byla vyšší, než viskozita skla přítomného v peci. Sklo pojivá tak má při teplotě dna dostatečně vysokou viskozitu k tomu, aby se dobře přidržovaly částice zrnitého materiálu u sebe, a aby rozdíl viskozity zabraňoval směšování pojivá s roztavenou sklovinou, vytvářenou v peci.

Může být rovněž zajímavé použít jako pojivo odskelněné (devitrifikované) sklo.

• · *«···· ·» ·» • · · ·· · « · · · • · · · · » ···* ······· · · · · · · · • · · · · · · · · · ··· · »· ·♦ «· ··

-9Pojivo může být rovněž výhodně zvoleno tak, aby jeho tepelná vodivost byla nižší než tepelná vodivost roztavené skloviny, vytvořené v peci. Tím, že se tak zajistí, že teplota pod vrstvou zrnitého materiálu je dosti nízká, může se zpomalit kinematika koroze materiálů, tvořících pec, sklovinou.

V závislosti zejména na povaze použitého žárovzdorného zrnitého materiálu může být minerální pojivo více nebo méně chemicky inertní vůči zrnitému materiálu. Může totiž dojít k tomu, že pojivo (sklo nebo jiný pojivový materiál) reaguje s žárovzdorným zrnitým materiálem a vyvolává jeho korozi s přechodem prvků oxidů žárovzdorného materiálu do pojivové fáze. Toto obohacování pojivá prvky žárovdorných oxidů má zpravidla za následek, že se změní charakteristické vlastnosti minerálního pojivá v mezerách z hlediska devitrifikace a/nebo viskozity.

Zdá se, že koheze takto vytvořené vrstvy je alespoň částečně vázána na progresivní změnu chemického složení pojivá, která vyvolává zvýšení viskozity a/nebo odskelnění pojivá při teplotě dna nebo stěny, čímž je bráněno tomu, aby sklo taveniny pronikalo mezi částice žárovzdorného materiálu. Toto obohacování skla (nebo jiného materiálu) v mezerách je tím výraznější, čím je větší povrch, umožňující výměnu s žárovzdorným materiálem, t.j. čím je jemnější granulometrie zrnitého materiálu.

Je možno dávat přednost tomu, aby u vrstvy, označované jako dotyková vrstva, která je přímo vystavená roztave·· ·*·· • fe* · · · · · · · fe·· fefe · ···· ····«·· · · · · · · · • · · · · · · · · · ··· · ·· ♦# «· ♦ ·

-10né sklovině, byl žárovzdorný zrnitý materiál relativně odolný a necitlivý vůči koroznímu napadení sklem. S výhodou je žárovzdorný materiál odolný současně vůči pojivovému sklu a sklu taveniny. Takto vytvořená kontaktní vrstva tedy není nebo je velmi málo vystavována transformaci po dobu funkce pece a zaručuje zejména vysokou a rovnoměrnou úroveň kvality skla, vyráběného po dobu životnosti pece.

S výhodou obsahuje žárovzdorný zrnitý materiál, použitý pro tuto kontaktní vrstvu, oxidu chrómu, s výhodou 10%, zejména nejméně 30% hmotnosti a například méně než 60%.

Dále je možné dávat přednost tomu, aby žárovzdorný materiál tak zvané dolní vrstvy byl alespoň částečně napadatelný mezičásticovým pojivém, zejména materiál obsahující oxid hlinitý. Je tedy možné kombinovat dva účinky, a to první účinek, spočívající v tom, že sklo (nebo jiné pojivo), obohacené žárovzdornými oxidy, je méně agresivní vůči dolním konstrukčním úrovním, a druhý účinek, spočívající v tom, že sklo (nebo jiné pojivo), obohacené žárovzdornými oxidy, je viskóznější a méně podléhá pohybům, vyvolávaným konvekcí.

Zrnitý materiál, použitý pro tuto vrstvu, může být s výhodou volen mezi materiály typu AZS, zejména recyklovanými , k nimž se eventuelně přidává omezené množství oxidu chrómu.

Je rovněž možné nastavovat volbu pojivového skla zvlášř pro každou vrstvu, a to podle jeho složení pokud jde o oxidy, a jeho viskozity, pro vhodné vzájemné působení s zrnitým materiálem každé z vrstev. Je možné přizpůsobovat ·· ···» volbu granulometrie a typu pojivového skla v závislosti na materiálu, určeném k tavení v peci.

Kompozitní vrstva může být vytvořena různým způsobem. Je zejména možné rozprostírat na ploše směs žárovzdorného zrnitého materiálu a minerálního materiálu, a tato směs se zahřeje, například při spuštění pece, pro vytvoření kompozitního materiálu, nebo je možné nejprve uložit vrstvu zrnitého materiálu a po té vrstvu minerálního materiálu, který se nechá roztavit pro impregnování zrnitého materiálu.

Vynález tak rovněž navrhuje způsob výroby pece, jako sklářské pece, při kterém se vytváří dno a boční stěny, určené k vymezování taveniny roztaveného materiálu, jehož podstatou je, že se na alespoň části povrchu dna a eventuelně bočních stěn, určené ke styku s taveninou, ukládá alespoň jedna vrstva, obsahující žárovzdorný zrnitý materiál, načež se zvýší teplota pece a přivádí se materiál s vysokou teplotou tavení, jako je sklo, pro vytváření taveniny.

V první fázi je možné ukládat minerální pojivo ve směsi se zrnitým materiálem alespoň jedné vrstvy nebo ve vrstvě, ležící nad vrstvou zrnitého materiálu. S výhodou se v této první fázi ukládá na vrstvu, obsahující pojivo, další vrstva obsahující v podstatě zrnitý materiál s granulometrií vyšší, než má spodní vrstva nebo vrstvy. Druhá fáze dovoluje tavení a/nebo tepelnou aktivaci pojivá, takže se tvoří nejméně jedna kompozitní vrstva.

Konstrukce dna a/nebo stěn může být přizpůsobena podle potřeb a zejména vrstva nebo vrstvy, obsahující zrnitý • ·# · ·· * » · · » · · • » * · · · < • · · * · · · · 1« · · · · ♦ ···· ··· * ·· €» ·* ··

-12materiál, mohou být ukládány na tvarovanou nebo netvarovanou základní vrstvu, vytvořenou zejména z dlaždic nebo bloků z žárovzdorného nebo izolačního materiálu. Pod pojmem tvarovaná se rozumí vrstva z tvarovaných prvků, které jsou osazené do pece, na rozdíl od vrstvy získané z beztvarého materiálu, ukládaného nebo rozprostíraného v peci. Zejména je možné volit mezi variantami, kdy v jedné variantě vrstva nebo vrstvy, obsahující zrnitý žárovzdorný materiál, mohou být ukládaný na dlaždice nebo bloky z žárovzdorného materiálu, používané obvykle pro vytváření kontaktního povrchu s taveninou, zatímco ve druhé variantě mohou být vrstva nebo vrstvy, obsahující žárovzdorný zrnitý materiál, ukládány místo tradičního materiálu z bloků, nebo dlaždic, a to buď na vrstvu vyrovnávacího betonu nebo přímo na izolační bloky.

Vrstva nebo vrstvy, obsahující zrnitý materiál, mohou být také používány na vnitřních stěnách pece v konkrétních oblastech, zvolených zejména v závislosti na teplotě, působící v tavenině nad nad taveninou v uvažovaných oblastech, nebo v závislosti na kvalitě materiálu v tavenině v úrovni uvažovaných oblastí.

Když je požadováno ukládat vrstvu na bázi žárovzdorného zrnitého materiálu na svislé stěně pece, je možné použít prostředky vhodné pro přidržování částicového materiálu na místě podél svislého stěnového prvku, nebo je možné částicový materiál ukládat volně ve sklonu, za podmínky, že materiál má dostatečně malý sypný úhel pro to, aby povrchová vrstva neměla příliš velký sklon.

Toto druhé provedení se může ukázat jako obzvláště

9« *··· ·

• · · • « · e » ···· * · · • * · · • · ·· ♦♦ ·# ·· • * · · « * · « • · · · * • · ♦ · ♦ ♦ »9

-13výhodné, když má pec malou výšku taveniny (zejména nižší než 800 mm a zejména 500 mm), protože při rozumném sypném úhlu nezaujímá nakloněná stěna příliš velký objem.

Obecně může být kompozitní materiál na bázi žárovzdorného zrnitého materiálu použit ve všech typech pece, s výhodou pro vytváření povrchu dna a eventuelně stěn pece. Jeho použití se však může obměňovat podle typu pece.

V úrovni dna tak může být použita vrstva, obsahující zrnitý materiál, po celém povrchu dna v případě elektrické pece, zejména typu s ponornými elektrodami, naproti tomu co v peci, vyhřívané plamenem, může být použita pouze v oblasti ukládání sklářského kmene do pece, zatímco ve výstupní části jsou použity v kontaktu s taveninou klasické dlaždice.

Obecně je výhodné, aby dno bylo opatřeno vrstvou, obsahující žárovzdorný zrnitý materiál alespoň v oblasti pece, kde dochází k přivádění materiálu, určeného k tavení. Když tak tento materiál obklopuje roztavitelné zbytky, zejména kovové zbytky, které mají sklon se ukládat na ve spodní části taveniny v oblasti plnění pece, je obklad povrchu podle vynálezu dokonale přizpůsoben pro přijímání těchto zbytků. Může zejména dovolovat bránění postupu těchto zbytků směrem k dolním konstrukčním úrovním stěn, jako jsou izolační bloky.

Obklad povrchu stěny podle vynálezu má pozoruhodnou výhodu zejména tehdy, když materiál k roztavení obsahuje kovové zbytky, protože v tomto smyslu odolává lépe než běžný kontaktní žárovzdorný materiál korozi, vyvolávané taveninou • · · · · · ···· ··· · * · · · · · ······· · ··· · · · • · ···· ···· • · · · ·· · · ·· ··

-14při teplotě blízké její teplotě tavení.

Ve sklářské peci, jejíž povrch dna je vytvořen z obvyklých žárovzdorných dlaždic totiž přítomnost roztaveného kovu v kapalném stavu na povrchu dna vyvolává v úrovni trojbodu skleněná tavenina-roztavený kov-žárovzdorný materiál velmi intenzivní korozi žárovzdorného materiálu. Konstatuje se pak velmi rychlé rozrušování prvků, tvořících stěnu, infiltrací kovu. Tato nevýhoda se neprojevuje nebo je značně snížená, když se vytvoří povrch stěny podle vynálezu.

Předmětem vynálezu je v tomto ohledu také použití pece, popsané výše, pro tavení recyklovaného skla, obsahujícího kovové zbytky.

Recyklované sklo múze být různého původu, a může zejména pocházet ze zrcadel, topných skel pro automobilová vozidla, zejména pro zadní okna, nebo z pozrcadlených nebo emailovaných skel, zejména z oken automobilů, nebo z recyklovaných obalů. Kovy, přítomné ve stavu kovových zbytků v těchto zpětně získávaných sklech mohou být zejména stříbro, olovo, měď, cín nebo jiné.

Překvapivě se zjistilo, že podle granulometrie použitého zrnitého materiálu (pro dané minerální pojivo) může kapalný kov, pocházející z tavení recyklovaného skla, buď vnikat nebo nevnikat do povrchové vrstvy nebo vrstev. Kritická velikost částic zrnitého materiálu závisí na povaze kovu, zejména na jeho viskozitě v roztaveném stavu při teplotě dna, jakož i na mezičásticovém pojivu a sklu, tavenému do taveniny pece. Povrch stěny pece tak může být přizpůsoben • · ······ • · · · · · ······ · ·

-15pro rekuperaci kovu, oddělovaného od roztaveného skla, když je tento povrch propustný pro tento kov.

Vynález proto dále navrhuje způsob oddělování kovu, přítomného v recyklovaném skle, přičemž při způsobu se taví recyklované sklo v peci popsané výše, v níž zrnitý materiál, obsažený v povrchové vrstvě dna, která je v dotyku se sklovinou, má granulometrii uzpůsobenou k tomu, aby tato vrstva byla propustná pro uvedený kov.

V prvním provedení je možno vytvořit bezprostředně pod touto vrstvou prostor pro rekuperaci kapalného kovu, vytékajícího z této vrstvy. Eventuelně je možné uložit v horní části tohoto prostoru perforovaný prvek, jako mřížku, sloužící jako podpora kontaktní vrstvy.

Podle jiného provedení je možné uložit bezprostředně pod výše uvedenou vrstvou druhou vrstvu, označovanou jako dolní vrstvu, obsahující zrnitý materiál, jehož granulometrie je uzpůsobena k tomu, aby se dolní vrstva stala nepropustnou pro uvedený kov. Kov je tak zachycován na hranici mezi oběma vrstvami na bázi zrnitého materiálu, a postupně se zde ukládá během kampaně použití pece. Po jedné nebo více kampaních použití stačí sejmout kryt povrchu dna, z něhož je možné snadno extrahovat rekuperovaný kov. Tento způsob dovoluje ve stejném zařízení recyklovat znovu zpracovávané sklo, zatímco se samostatně rekuperuje kov.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých ······* * ·«· ·· · • · · · · · ···· • · · · · · · · · · · ·

-16znázorňuje obr.l schematický podélný řez částí pece podle vynálezu, obr.2 zvětšený detail dna pece z obr.l a obr.3 schematický podélný řez jinou pecí podle vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Na obr.l a 3 jsou znázorněny pouze prvky, potřebné pro pochopení vynálezu, a to bez ohledu na měřítko a vzájemné proporce prvků zařízení. Na obr.2 jsou znázorněné pouze přibližné velikosti prvků zařízení.

Pec i, znázorněná na obr.l, je tvořena v podstatě dnem 2, bočními stěnami 2 ^a klenbou 4, přičemž vymezuje prostor pro taveninu 5, jako roztavené sklo. Obsahuje dále plnicí prostředky 6, jako dopravník, pro přívod materiálu 7, který se má tavit, a výtokový kanál 8 roztaveného materiálu. Prostředky, zajištující tavení přiváděného materiálu 7, nejsou znázorněné. Přiváděný a tavený materiál může být tvořen recyklovaným sklem, jako skleněnými střepy, a/nebo práškovou oxidovou kompozicí.

Dno 2 je tvořeno v podstatě souvrstvím, které sestává, směrem zevně dovnitř, ze stěny vytvořené z izolačních bloků 9, uložených v jedné nebo více řadách (z nichž je znázorněna pouze jedna), případné vrstvy 10 žárovzdomého betonu, na niž jsou eventuelně uloženy desky 11 ze žárovzdomého materiálu, a dále ze souvislé první vrstvy 12 a souvislé druhé vrstvy 13 ze žárovzdomého materiálu.

Detail vrstev 12, 13 je znázorněn na obr.2. První vrstva 12 nebo dolní vrstva obsahuje žárovzdorný zrnitý materiál 14, zejména typu AZS nebo oxidu chrómu, s relativně ·· ······ · · ·· • · 9 9 9 9 9 9 9 9

-17jemnou granulometrií, zejména nižší než 20 mm, s výhodou 10 mm, zejména 5 mm, obklopovaného pojivém 15 na bázi oxidů nebo skelného materiálu, jako skla.

Druhá vrstva 13 nebo dotyková vrstva, obsahuje další žárovzdorný zrnitý materiál 16 , mající složení shodné se složením zrnitého materiálu .14, zejména nejméně 10 mm, s výhodou nejméně 20 mm, ale s granulometrií větší, než jakou má zrnitý materiál 14, přičemž částice granulátu 16 jsou obklopovány minerálním pojivém 17, majícím složení shodné se složením kontaktní vrstvy 12.

Provedení těchto vrstev na povrchu desek 11 může být realizováno různými způsoby.

V prvním způsobu výroby je dolní vrstva relativně jemného zrnitého materiálu 14 uložena na desky 11. načež se na dolní vrstvu uloží relativně tlustá horní vrstva zrnitého materiálu 16.. Po té se vše pokryje vše relativně velkou tloušťkou roztaviteiných střepů ze skelného materiálu, zejména skla, a spustí se pec. Tavení střepů umožňuje impregnaci vrstev granulátu a postupné povlékání částic zrnitého materiálu 14, 16, aby se nakonec získaly vrstvy 12 a 13, v nichž materiál roztavených střepů hraje roli pojivá a zajišťuje soudržnost celku.

Sklo, tavené ze střepů, postupně spolupůsobí s povrchem granulátu a plní se prvkem nebo prvky z oxidu nebo oxidů žárovzdorných materiálů, například Al, Zr, Si v případě zrnitého materiálu z AZS, nebo chrómu v případě zrnitého materiálu s obsahem chrómu. Sklo, obohacené žárovzdornými • ·

-18oxidy, se stává viskóznější, a může eventuelně nakonec devitrifikovat ve volných mezičásticových prostorech, přičemž devitrifikovaná viskózní hmota brání průchodu skla z taveniny 5 směrem k dolním vrstvám.

Podle jedné varianty provedení může být mezi dvě vrstvy zrnitého materiálu vložen dělicí prvek, jako mřížka nebo sít ze žárovzdorného kovu, a eventuelně může být uložen na druhou vrstvu pomocný materiál tak, aby udržoval odpovídající úrovně vrstev.

Stejný postup s přidržovací mříží by mohl být použit pro přidržování jedné z podobných vrstev na bočních stěnách

3.

V jiném provedení se uloží ve vrstvách 12,, 13 zrnitý materiál 14, 16, důkladné smísený s odpovídajícím pojivém 15 a 17. Když se zvýší teplota pece 1 pro její spuštění, zajistí roztavené pojivo soudržnost sestavy, obsahující zrnitý materiál. Může dojít k jevu chemické výměny, popsanému v předchozím způsobu výroby, se stejnými účinky.

Na obr.2 je dále znázorněn rozdíl chování obou vrstev 12, 13 vůči kovu 18, přítomnému v tavenině 5, zejména když je roztavovaný materiál 7 recyklované sklo, obsahující kovové zbytky. Granulometrie zrnitého materiálu 16 a kvalita skelného pojivá 17 jsou takové, že vrstva 13 je propustná pro kov 18. Naopak granulometrie zrnitého materiálu 14. a kvalita pojivového skla 15 jsou takové, že vrstva 12 je nepropustná pro kov 18.

• ·

-19Za provozu tak kov 18 , přítomný v roztaveném stavu v tavenině 5, teče samotížně ke dnu 2, proniká vrstvou 13, přičemž si vytváří cestu mezi částicemi zrnitého materiálu 16, a je blokován na hranici mezi vrstvami 13 a 12., kde se hromadí ve formě kapek, jejichž velikost progresivně roste. Tloušťka vrstvy 13 je s výhodou určena tak, aby zajistila dostatečnou ukládací kapacitu pro kov v mezerách mezi zrny na danou dobu kampaně použití.

Obr.3 znázorňuje jiné provedení vynálezu. Když pec 20 z obr.3 obsahuje shodné nebo ekvivalentní prvky s prvky pece 1, jsou tyto prvky opatřeny stejnými vztahovými značkami .

Podstatné rozdíly vzhledem k prvnímu provedení se týkají konstrukce dna a stěn. Dno je tvořeno třemi vrstvami, obsahujícími žárovzdorný materiál. První vrstvou je vnitřní vrstva 21 (analogická vnitřní vrstvě 12 pece 1), která obsahuje pojivo a relativně jemný zrnitý materiál, mající například granulometrii v rozmezí 0 až 5 mm, typu relativně napadatelného pojivém na bázi skla, například typu AZS, a může eventuelně obsahovat omezené množství oxidu chrómu. Tato vrstva je těsná vůči sklu, a to zejména proto, že jemný zrnitý materiál se setřásá do velmi kompaktního stavu a sklo v mezerách se nasytí žárovzdornými oxidy vzhledem k velkému povrchu, na němž může docházet k výměně. Hraje zejména roli betonu, z čehož vyplývá fakultativní povaha vrstvy 10 ze žárovzdorného betonu.

Druhou vrstvou je střední vrstva 22, obsahující pojivo a zrnitý materiál, který je hrubší, než je zrnitý mateři• · ······ ·· ·· «« « · » · · · · · * · * ·· · · · · » ······· · · · · ·· · • · ···· ···· ··· · · · · · · · · ·

-20ál vrstvy 21, například mající granulometrii 10 až 30 mm, a typu relativně náchylného k napadení pojivém na bázi skla, shodný nebo odlišný od typu zrnitého materiálu vrstvy 21. V konkrétním příkladě může být tento zrnitý materiál typu AZS a může obsahovat až 30% oxidu chrómu. Vrstva 22 slouží pro obohacování mezerového skla žárovzdornými oxidy, aby ho učinila méně agresivní, když dosáhne dolní vrstvu 21, a kromě toho také viskóznější pro omezování vedení a difúze agresivních oxidů.

Třetí vrstvou je horní vrstva 23 (kterou je možno přirovnat ke kontaktní vrstvě 13 pece 1), obsahující relativně hrubý zrnitý materiál, například s velikostí zrna nejméně 50 mm, z něhož byly pečlivě odstraněny jemné částice, typu odolného korozi vyvolávané sklem, například jednofázový a bohatý na oxid chrómu. V podstatě slouží k blokování konvekce na spodních vrstvách. Materiál není vynášen proudy roztavené skloviny a není zdrojem kazů vzhledem k jeho vysoké granulometrii.

Zrnité materiály vrstev 21, 22 a 23 mohou být materiály, pocházející z recyklace.

Každá stěna je tvořena dolní částí, vytvořenou z izolačních bloků 9, uložených na případnou vrstvu 10 z žárovzdorného betonu. Na této dolní části je osazena horní část z bloků 2 ^z žárovzdorného materiálu (jaké jsou použity pro vytváření stěn pece 1). Povrch stěn, obrácený k roztavené sklovině, je opatřen obkladem, obsahujícím žárovzdorný zrnitý materiál, který plynule navazuje na horní vrstvu 23. Tento obklad je nakloněn vzhledem ke svislici v úhlu, odpovídá-

··· · ·· · · · fe fefe

-21jícím sypnému úhlu částicového materiálu, určeného pro vytváření vrstvy 23. Je určen k izolování bloků 2 a 9 od skleněné taveniny.

Alternativně k prvnímu provedení mohou být vrstvy 21, 22 ze zrnitého materiálu vytvořeny tak, že se nejprve připraví směs příslušného zrnitého materiálu a pojivá na bázi skla v částicové formě, zejména střepů, a postupně se rozprostře kompaktní vodorovná vrstva směsi pro vytvoření první vrstvy 21 a kompaktní vodorovná vrstva směsi pro vytvoření druhé vrstvy 22.

Horní vrstva 23 se vytváří ukládáním vodorovné vrstvy hrubého zrnitého materiálu, která přesahuje úroveň spáry mezi žárovzdorným blokem 3_ a izolačním blokem 9, načež se nakonec uloží hrubý zrnitý materiál podél svislých stěn ve svahu.

Nakonec se roztopí pec pro vyvolání roztavení pojivá nebo pojiv a vytvoření odpovídajících vrstev 21 a 22. Po té je možné uložit do pece materiál s vysokou teplotou tavení, jako sklo nebo střepy, a pec se tak spustí. Zrnitý materiál vrstvy 23 je přitom smáčen taveninou, která tvoří pojivo.

Tepelné výměny mezi pojivém na bázi skla a žárovzdorným zrnitým materiálem mohou pokračovat po určitou dobu během temperování nebo spouštění pece, než se dosáhne stav zajištující požadovanou těsnost.

Vzhledem k obkladu na bázi zrnitého materiálu na vnitřních stěnách pece je možné zmenšit tloušřku žárovzdor• · ·* ···· ·· ·· • · · · · · · · · · « · · · · · · · · · ······· · · · · ·· · • · · · · · · · · · ··♦ · ·· ·· ·· ··

-22ných bloků 3. a nahradit vnitřní žárovzdorné bloky 3. pece 1 levnějšími izolačními bloky 9 a výrazně snížit náklady na pec, a to bez poškození tepelné izolace nebo snížení odolnosti proti korozi.

Vynález, který byl v daném případě popsán na příkladu sklářské taviči pece, jejíž dno je po celé ploše opatřeno nejméně dvěma vrstvami na bázi zrnitého materiálu, není nijak omezen na toto provedení. Údaje, uvedené v popisu, mohou být rozšířeny na jiná provedení, zejména na případy, kdy má dno jinou konstrukci (zejména kdy nejsou přítomné izolační bloky, beton a/nebo desky), používá se pouze jediná vrstva na bázi zrnitého materiálu, nebo jsou vrstva nebo vrstvy uloženy pouze na části dna.

V rámci vynálezu se hodí také jiná uspořádání, jaká jsou obvyklá v pecích typu sklářské pece.

Claims (19)

1. PATENTOVÉ

   NÁROKY

   1. Pec (1; 20) pro tavení materiálu s vysokou teplotou tavení, jako je sklo, se dnem (2) a bočními stěnami (3), vymezujícími taveninu (5) z roztaveného materiálu, vyznačená tím, že alespoň část povrchu dna (2) a eventuelně bočních stěn (3), která je ve styku s taveninou (5), je na počátku tvořena alespoň jednou vrstvou (12, 13; 21,22,23), obsahující žárovzdorný zrnitý materiál (14, 16).
2. 2. Pec podle nároku 1, vyznačená tím, že zrnitý žárovzdorný materiál (14, 16) je materiál odolávající korozi působením skla, zejména materiál na bázi oxidu chrómu nebo na bázi oxidu zirkonia, křemíku a/nebo hliníku.
3. 3. Pec podle nároku 1 nebo 2, vyznačená tím, že uvedená vrstva nebo alespoň jedna z uvedených vrstev (12, 13; 21,22,23) obsahuje kromě zrnitého materiálu (14, 16) minerální pojivo (15, 17), s výhodou vytvořené z oxidu nebo ze skelného materiálu, jako je sklo, zejména recyklované sklo.
4. 4. Pec podle nároku 3, vyznačená tím, že uvedená vrstva nebo alespoň jedna z uvedených vrstev (12, 13; 21,22) je vytvořena ze zrnitého materiálu a pojivá, na počátku smíšených v částicové formě.
5. 5. Pec podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačená tím, že pojivo nebo každé pojivo má měrnou hmotnost vyšší než roztavený materiál v tavenině (5).
6. 6. Pec podle kteréhokoli z nároků 1 až 5, vyznačená ♦* ···· ♦ · ♦ · · * · · · · • · · · · · · · · · • ···· ·· · ··· ·· · ♦ · · · · · » · · « ♦ · · Φ ·· ·· 99 ·♦

   -24tím, že pojivo nebo každé pojivo má viskozitu vyšší než roztavený materiál v tavenině (5).
7. 7. Pec podle kteréhokoli z nároků 1 až 6, vyznačená tím, že pojivo nebo každé pojivo má tepelnou vodivost vyšší než roztavený materiál v tavenině (5).
8. 8. Pec podle kteréhokoli z nároků 1 až 7, vyznačená tím, že výše uvedený povrch nebo část povrchu obsahuje jedinou vrstvu, obsahující zrnitý materiál, mající s výhodou granulometrii nižší než 50 mm, zejména nižší než 20 mm.
9. 9. Pec podle kteréhokoli z nároků 1 až 7, vyznačená tím, že výše uvedený povrch nebo část povrchu obsahuje první vrstvu (13; 23), obsahující první zrnitý materiál (16) v dotyku s taveninou, pod níž leží alespoň jedna dolní vrstva (12; 22, 21), obsahující dolní zrnitý materiál (14), přičemž granulometrie prvního zrnitého materiálu (16) je vyšší, než granulometrie dolního zrnitého materiálu (14).
10. 10. Pec podle nároku 9, vyznačená tím, že první vrstva (13; 23) obsahuje zrnitý materiál (16), mající granulometrii alespoň 10 mm, zejména přibližně 20 až 50 mm, a dolní vrstva (12; 22,21) obsahuje zrnitý materiál (14), mající zrnitost nižší než 20 mm, zejména přibližně 1 až 10 mm.
11. 11. Pec podle nároku 9 nebo 10, vyznačená tím, že zrnitý materiál první vrstvy (23), který je ve styku s roztaveným materiálem, je typu odolávajícího korozi působením skla, a zrnitý materiál dolní vrstvy nebo každé dolní vrstvy (21, 22) je typu relativně napadnutelného sklem.

    ·· ·· • · · ·· · · φ 9 ·

    9 9 9 9 9 9 9 9 9 9

    9 9999 99 9 999 99 9

    9 9 9 9 9 9 9 9 9 9

    999 9 99 99 99 99

    -2512. Pec podle kteréhokoli z nároků 1 až 11, vyznačená tím, že vrstva nebo vrstvy, obsahující zrnitý materiál (14, 16), jsou uloženy na základní vrstvu, tvarovanou nebo netvarovanou, vytvořenou zejména z dlaždic (ll) nebo bloků z žárovzdorného nebo izolačního materiálu.
12. 13. Pec podle kteréhokoli z nároků 1 až 12, vyznačená tím, že povrch alespoň jedné boční stěny (3) je tvořený obkladem (23), obsahujícím žárovzdorný zrnitý materiál, a nakloněným vzhledem ke svislému směru.
13. 14. Pec podle kteréhokoli z nároků 1 až 13, vyznačená tím, že povrch dna je opatřen vrstvou, obsahující alespoň v části pece, kam se přivádí materiál k tavení, žárovzdorný zrnitý materiál.
14. 15. Způsob výroby pece (1), jako sklářské pece, při kterém se vytváří dno (2) a boční stěny (3), určené k vymezování taveniny (5) roztaveného materiálu, vyznačený tím, že se na alespoň části povrchu dna (2) a eventuelně bočních stěn (3), určené ke styku s taveninou (5), ukládá alespoň jedna vrstva (12, 13; 21, 22, 23), obsahující žárovzdorný zrnitý materiál (14, 16), načež se zvýší teplota pece (1) a přivádí se materiál s vysokou teplotou tavení, jako je sklo, pro vytváření taveniny (5).
15. 16. Způsob výroby pece podle nároku 15, vyznačený tím, že se v první fázi ukládá minerální pojivo (15, 17) ve směsi se zrnitým materiálem (14, 16) alespoň jedné vrstvy (21, 22) nebo ve vrstvě, ležící nad vrstvou zrnitého mate• 999

    9 9 9 · · 9 9 · · · • · 9 9 9 9 9999

    9 9999 9· 9 999 99 9 • 9 ···· ···· • 99 9 99 99 99 99

    -26riálu (14, 16), a ve druhé fázi se provede tavení pojivá (15, 17), a/nebo se pojivo (15, 17) podrobuje tepelné aktivaci pro vytváření alespoň jedné kompozitní vrstvy (12, 13; 21,22) .
16. 17. Způsob výroby pece podle nároku 16, vyznačený tím, že se v první fázi se ukládá na vrstvu (22), obsahující pojivo, další vrstva (23) obsahující v podstatě zrnitý materiál s granulometrii vyšší, než je granulometrie spodní vrstvy nebo vrstev.
17. 18. Použití pece podle kteréhokoli z nároků 1 až 17 pro tavení recyklovaného skla, obsahujícího kovové zbytky.
18. 19. Způsob rekuperace kovu (18), přítomného v recyklovaném skle, při kterém se taví recyklované sklo v peci (1) podle kteréhokoli z nároků 1 až 15, při kterém zrnitý materiál (16), obsažený ve vrstvě (13) dna (2), která je v kontaktu se sklem, má granulometrii uzpůsobenou k tomu, aby se výše uvedená vrstva (13) stala propustnou pro uvedený kov (18).
19. 20. Způsob rekuperace podle nároku 19, vyznačený tím, že pec (1) obsahuje bezprostředně pod výše uvedenou povrchovou vrstvou (13) dolní vrstvu (12), obsahující zrnitý materiál (14), jehož granulometrie je uzpůsobena k tomu, aby se dolní vrstva (12) stala nepropustnou pro uvedený kov (18).