CZ301120B6 - Zpusob tavení a rafinace vitrifikovatelných materiálu, zarízení k provádení tohoto zpusobu a použití tohoto zpusobu nebo zarízení pro výrobu plochého skla - Google Patents

Abstract

Zpusob tavení a rafinace vitrifikovatelných materiálu, pri kterém se všechna nebo cást tepelné energie nezbytné pro tavení vitrifikovatelných materiálu dodává spalováním paliva nebo paliv s alespon jedním oxidacním plynem, pricemž uvedená paliva/plyn nebo plynné produkty vznikající spalováním se vstrikují pod hladinou hmoty vitrifikovatelných materiálu za vzniku peny, pricemž rafinace této peny probíhá alespon cástecne ve forme "tenké vrstvy" o tlouštce maximálne 15 cm. Zarízení zahrnuje alespon jednu tavicí komoru (2) opatrenou horáky (5) napájenými fosilním palivem typu zemního plynu a oxidantem nebo oxidanty typu vzduchu nebo kyslíku, pricemž uvedené horáky jsou umísteny tak, že vstrikují tato paliva/plyn nebo plyny vznikající spalováním pod hladinu hmoty (7) vitrifikovatelných materiálu zavádených do uvedené tavicí komory; a dále obsahuje prostredky pro rafinaci roztavených vitrifikovatelných materiálu v "tenké vrstve" o tlouštce maximálne 15 cm v samotné tavicí komore (2) nebo v alespon jednom rafinacním oddíle (9, 21) za tavicí komorou. Použití tohoto zpusobu nebo zarízení pro výrobu plochého skla, zejména plochého skla, majícího reziduální modré zbarvení protislunecní a protipožární funkci, pro elektrotechniku, pro výrobu dutého skla typu sklenic nebo lahví, pro výrobu skelné vaty nebo skelných vláken pro vyztužování.

Description

Způsob tavení a rafinace vitrifikovatelných materiálů, zařízení k provádění tohoto způsobu a použití tohoto způsobu nebo zařízení pro výrobu plochého skla

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu tavení a rafinace vitrifikovatelných materiálů za účelem přivádění skla do zařízení pro tvarování skla roztaveným sklem, zařízení k provádění tohoto způsobu a použití tohoto způsobu nebo zařízení pro výrobu plochého skla. Konkrétněji jsou míněna zařízení pro io tvarování plochého skla vyrobeného plavením nebo skla vyrobeného válcováním, ale také zařízení pro tvarování skleněného zboží lahvového nebo sklenicového typu, zařízení pro tvarování skleněných vláken typu minerální vlny pro tepelnou nebo akustickou izolací nebo také textilních skelných vláken jako výztužných vláken.

Dosavadní stav techniky

V tomto oboru bylo provedeno mnoho výzkumů v oboru procesů, které rámcově zahrnují první krok tavení, následovaný rafinaěním krokem jehož smyslem je upravit roztavené sklo tepelně a chemicky a odstranit z něho veškeré nežádoucí zbytky vsázky, bubliny nebo jakékoliv příčiny vad objevujících se po tvarování.

V oboru tavení například bylo vyvinuto úsilí urychlit taviči proces nebo zlepšit jeho energetickou účinnost. Je možno zmínit proces spočívající v rychlém ohřevu vitrifikovatelných materiálů homogenním a řízeným způsobem při provádění intenzivního míchání umožňujícího uvádět dosud pevné vitrifikovatelné materiály do bezprostředního styku sjiž kapalnou fází. Tento způsob je zvláště podrobně uveden v patentech FR 2423452, FR 2281902, FR 2340911 a FR 2551746, pri kterých se zpravidla používají elektrické topné prostředky typu ponořených elektrod.

Další typ tavícího procesu, například typu popsaného v patentech US 3 627 504, US 3 260 587 a US 4 539 034, spočívá v použití ponořených hořáků jako topných prostředků, to znamená, že hořáky napájené plynem nebo vzduchem jsou obecně umístěny tak, že jsou zaplaveny a obsypány tak, že se plamen vyvíjí ve hmotě vitrifikovatelných materiálů během ztekucování.

V obou příkladech, ačkoliv je možné na jedné straně velmi významně snížit okamžitou dobu zdržení vitrifikovatelných materiálů v taviči komoře a značně zvýšit efektivnost výroby ve srovnání s „konvenčním“ způsobem tavení, je na druhé straně roztavené sklo ve formě pěny, která se obtížně rafinuje; je zejména obtížné zabezpečit kvalitu finálního skla, zvláště optického skla.

Výzkumy byly vedeny také v oblasti rafinace. Tak například proces rafinace odstřeďováním, známý z patentu FR 2132028, se provádí v zařízení jehož vnitrní stěny ohraničují válcovitou komoru, která má svislou osu a rotuje. Roztavené sklo se přivádí v horní části zařízení a rozděluje se v komoře, kde vymezuje parabolickou dutinu, která se ustavuje samovolně účinkem odstředivé síly.

V patentu US 4 545 800 se popisuje způsob ohřevu masy roztaveného skla nebo podobného materiálu podpovrchovým spalováním plynu, který je nastřikován do této masy roztaveného materiálu ode dna pod povrch tohoto materiálu. Pri tomto podpovrchovém spalování se spaluje palivo, přičemž produkt tohoto podpovrchového spalování v mase roztaveného materiálu je převážně vodní pára, čímž se snižuje tvorba bublin v roztavené mase. Při tomto podpovrchovém spalování vodíku s kyslíkem se vytváří produkt spalování nastrikovaný do taveniny, který má malý objem a sestává hlavně z vodní páry, která je relativně rozpustná v tomto materiálu (roztaveném skle). Podle jednoho z provedení se v první fázi provede zkapalnění vsázky materiálu a ve druhém stupni se tento materiál podrobí podpovrchovému spalování. Podle tohoto patentuje tedy

-1 CZ 301120 B6 zřejmé, že při tomto postupu je absolutně nezbytné zamezit zavádění velkého objemu plynu do taveniny. Kromě toho se v tomto patentu doporučuje vytvoření plynu, který se snadno rozpustí v kapalné fázi. Ze všech těchto skutečností je zřejmé, že na konci tohoto tavného procesu se žádná pěna nevytváří, neboť plyn je plně rozpuštěn v tavenině. K minimalizaci tvorby pěny se do taveniny přivádí minimální objem plynu.

Podstata vynálezu ío Cílem vynálezu tedy je zlepšit proces tavení a rafinace, se záměrem dosáhnout zejména použití kompaktnějších zařízení a/nebo dosazení větší provozní flexibility a/nebo větší produktivity výroby a/nebo méně energeticky náročného atd., aniž by dosažení těchto průmyslových výhod zhoršilo kvalitu vyráběného skla.

Podstata způsobu tavení a refinace vítrifikovatelných materiálů spočívá podle předmětného vynálezu v tom, že se všechna nebo část tepelné energie nezbytné pro tavení vítrifikovatelných materiálů dodává spalováním paliva nebo paliv s alespoň jedním oxidačním plynem, přičemž uvedená paliva/plyn nebo plynné produkty vznikající spalováním se vstřikují pod hladinou hmoty vitrifikovatelných materiálů za vzniku pěny vitrifikovatelného materiálu, přičemž rafmace této pěny vítrifikovatelných materiálů probíhá alespoň částečně ve formě „tenké vrstvy“ o tloušťce maximálně 15 cm.

Ve výhodném provedení podle vynálezu je oxidant na bázi vzduchu, kyslíkem obohaceného vzduchu nebo kyslíku. Tavení vítrifikovatelných materiálů probíhá výhodně v alespoň jedné tavi25 cí komoře, která je opatřena hořáky, procházejícími bočními stěnami a/nebo procházejícími dnem a/nebo zavěšenými ze stropu nebo z nástaveb, umístěnými tak, že jejich oblasti hoření nebo spalné plyny se vyvíjejí ve hmotě vítrifikovatelných materiálů podléhající tavení. Podle dalšího výhodného provedení se vitrifikovatelné materiály konvektivně promíchávají působením oblastí hoření vytvářených spalováním fosilního paliva s oxidačním plynem nebo plyny a/nebo plyny vznikajícími z uvedeného spalování. Výška hmoty vítrifikovatelných materiálů v tavící komoře a výška, ve které se vyvíjejí oblasti hoření/plyny vznikající spalováním, se ve výhodném provedení podle vynálezu nastavuje tak, aby toto palivo/spaliny zůstávalo uvnitř hmoty uvedených vítrifikovatelných materiálů. Podle dalšího výhodného provedení se před tavením provádí stupeň předehřátí vítrifikovatelných materiálů na teplotu nejvýše 900 °C,

Ve výhodném provedení postupu podle vynálezu mezi vitrifikovatelné materiály patří vsázkové materiály a/nebo střepy a/nebo vitrifikovatelné odpady a/nebo spalitelné materiály, zejména kompozity sklo/plast, kompozity sklo/kov, organické materiály nebo uhlí. Rafinace se výhodně provádí s roztavenými vitrífikovatelnými materiály skelného typu o hustotě přibližně 0,5 až 2 g/cm³, podle dalšího výhodného provedení s roztavenými vitrífikovatelnými materiály skelného typu v pěnovém stavu majícími většinu bublin o průměru alespoň 100 nebo až 200 pm.

Podle dalšího výhodného provedení vitrifikovatelné materiály obsahují rafinaČní promotory, zejména redukující aditiva typu koksu, s výhodou mající průměrnou velikost částic menší než

220 pm, sírany, aditiva na bázi sloučeniny fluoru nebo chloru, nebo dusičnany typu NaNC>3.

Tavení se ve výhodném provedení podle vynálezu provádí při teplotách maximálně 1400 °C, zejména maximálně 1380 °C nebo 1350 °C, a rafinace se provádí při teplotách maximálně 1500 °C. Tato rafinace se výhodně provádí v alespoň jednom statickém oddíle s průtokovými kanály, zařazeném za tavící komorou, opatřeném jedním nebo více prostředky pro nucené vedení roztavených vítrifikovatelných materiálů, které se mají rafinovat, do tenké vrstvy, zejména o tloušťce s výhodou nejvýše 10 cm, s pístovým tokem. Pomocí uvedeného jednoho nebo více prostředků se výhodně zabraňuje zpětnému toku skla ve hmotě roztavených vítrifikovatelných materiálů proudících uvedeným oddílem nebo oddíly.

Podle dalšího výhodného provedení podle předmětného vynálezu se rafmace provádí buď v samotné tavící komoře, nebo v alespoň jednom statickém oddíle uspořádaném za ní, nuceným vedením roztavených vitrifikovatelných materiálů působením gravitace do sestupného pohybu mezi alespoň dvěma sousedními stěnami, které jsou v podstatě vzájemně paralelní, alespoň částečně ponořené v tavenině a skloněné vzhledem k rovině dna tavící komory nebo následujícího oddílu. Uvedené stěny jsou výhodně zabudovány do alespoň jedné podélně dělené trubice přibližně obdélníkového průřezu.

Podle dalšího výhodného provedení podle předmětného vynálezu se rafmace provádí v alespoň jednom oddíle umístěném za tavící komorou, který je možno uvádět do rotace pro zajištění odstředivé rafmace, přičemž tento oddíl je dále opatřen jedním nebo více prostředky pro přinucení roztavených vitrifikovatelných materiálů k rafinaci protékat v tenké vrstvě o „tloušťce“ Rl/RO alespoň 0,8 nebo o absolutní tloušťce nejvýše 10 cm, kde R0 je průměrný průměr přibližně válcovité dutiny, ve které protéká roztavený materiál, vymezené v tomto oddíle, a Rl je průměrný prů15 měr dělicího prostředku zavedeného do dutiny pro přinucení roztavených materiálů protékat mezi vnitřními stěnami dutiny a dělicím prostředkem.

Podle předmětného vynálezu je rovněž výhodné, jestliže se všechny nebo část vitrifikovatelných materiálů zavádí do taviči komory pod hladinou roztavených vitrifikovatelných materiálů.

Do rozsahu předmětného vynálezu rovněž náleží zařízení pro tavení a rafinaci vitrifikovatelných materiálů, které zahrnuje:

alespoň jednu tavící komoru opatřenou hořáky napájenými fosilním palivem nebo palivy typu zemního plynu a oxidantem nebo oxidanty typu vzduchu nebo kyslíku, přičemž uvedené hořáky jsou umístěny tak, že vstřikují tato paliva/plyn nebo plyny vznikající spalováním pod hladinu hmoty vitrifikovatelných materiálů zaváděných do uvedené taviči komory, prostředky pro rafinaci roztavených vitrifikovatelných materiálů v „tenké vrstvě“ o tloušťce maximálně 15 cm v samotné tavící komoře nebo v alespoň jednom rafinačním oddíle za tavící komorou.

Ve výhodném provedení tohoto zařízení rafinaění oddíl nebo oddíly je statický nebojsou statické a zahrnuje nebo zahrnují průtokový kanál tvořící žlab a klenbu, jeden nebo více prostředků pro nucené vedení roztavených vitrifikovatelných materiálů k rafinaci uvedeným kanálem v tenké vrstvě prouděním s pístovým tokem, zejména o hloubce menší než 15 cm, přičemž zvolený poměr průměrné výšky k průměrné šířce uvedeného kanálu je menší než 1 a s výhodou menší než 0,5. Uvedený rafinační oddíl je výhodně statický, přičemž má průtokový kanál tvořený žlabem a klenbou, jeden nebo více prostředků pro nucené vedení roztavených vitrifikovatelných mate40 riálů k rafinaci v uvedeném kanálu v tenké vrstvě, zejména o hloubce maximálně 15 cm, kterými jsou alespoň prostředky pro úpravu/regulací toku roztavených vitrifikovatelných materiálů na vstupu a/nebo na výstupu rafinaČního kanálu. Uvedený kanál je výhodně opatřen topnými prostředky, zejména typu s kyslíkovými hořáky uspořádanými nad roztavenými vitrifikovatelnými materiály. Rovněž je výhodné, jestliže je průtokový kanál opatřen prostředky pro homogeni45 zaci vitrifikovatelných materiálů.

Podle dalšího výhodného provedení tohoto zařízení zahrnuje tavící komora nebo rafinační oddíl uspořádaný za ní alespoň jeden konstrukční prostředek pro rafinaci v tenké vrstvě ve formě alespoň dvou sousedních stěn, navzájem přibližně paralelních, uzpůsobené alespoň k Částečnému so ponoření do hmoty roztavených virifikovatelných materiálů, a skloněné vzhledem ke dnu uvedené komory nebo uvedeného oddílu. Tyto stěny jsou výhodně zabudovány v alespoň jednom podélně děleném trubkovitém prvku, zejména majícím přibližně obdélníkový průřez. Tento alespoň jeden trubkovitý prvek je výhodně umístěn v taviči komoře a ústí do výstupního otvoru uvedené komory.

Podle dalšího výhodného provedení tohoto zařízení zahrnuje rafínaéní oddíl alespoň jedno zařízení schopné otáčení pro zajištění odstředivé rafinace, přičemž vnitřní stěny uvedeného zařízení určují přibližně prostor tvaru dutého válce, vertikálního v jeho střední části. Toto zařízení schopné otáčení je, alespoň v části své výšky, výhodně opatřeno ve vnitřním prostoru přepážkami pro nucené vedení roztavených vitrifikovatelných materiálů k protékání mezi vnitřními stěnami zařízení a těmito přepážkami, přičemž průměrná vzdálenost mezi stěnami a přepážkami určuje „tloušťku“ tenké vrstvy. Průměrná vzdálenost mezi přepážkami a stěnami definovaná jako poměr jejich průměrů R1/R0 je ve výhodném provedení alespoň 0,8, kde Rl a R0 mají stejný význam jako bylo uvedeno shora. Stěny zařízení jsou výhodně podle tohoto provedení vyloženy žáruío vzdornými bloky typu elektrotavených bloků, vytvářejících tepelnou izolaci zabudovanou způsobem bránícím jejímu rozbití odstředivou silou. Výhodně je zařízení schopné otáčení opatřeno prostředky pro zachycování pevných částic, umístěnými v jeho nižší oblasti, majícími tvar zářezů/drážek vytvořených v jeho vnitřních stěnách.

Podle dalšího výhodného provedení tohoto zařízení podle vynálezu je tavící komora opatřena alespoň jedním prostředkem pro zavádění vitrifikovatelných materiálů pod hladinu tavených vitrifikovatelných materiálů, zejména alespoň dvěma těmito prostředky, s výhodou ve formě jednoho nebo více otvorů spojených s přiváděcími prostředky šroubovicového typu.

Rovněž je výhodné, jestliže jsou stěny tavící komoiy, zejména ty, které jsou ve styku s taveninou vitrifikovatelných materiálů, na bázi žáruvzdorných materiálů spojených s chladicím systémem používajícím tekutinu typu vody, nebo jsou na bázi žáruvzdorných materiálů obložených povlakem z kovu typu molybdenu. Tento povlak je výhodně upevněn v určitém odstupu od stěn sestávajících z žáruvzdorných materiálů. Rovněž je výhodné, jestliže tento povlak sestává z plochy pro styk s roztavenými materiály, která je spojitá nebo perforovaná otvory.

Podle dalšího výhodného provedení zařízení podle předmětného vynálezu alespoň některé hořáky v tavící komoře jsou konstruovány tak, že mohou rovněž vstřikovat do taveniny vitrifikovatelných materiálů tekutinu, která se neúčastní spalovaní, místo oxidantu a/nebo paliva, zejména inertní plyn typu N₂ a/nebo chladivo typu vody.

Do rozsahu předmětného vynálezu rovněž náleží použití způsobu nebo zařízení podle vynálezu pro výrobu plochého skla, zejména plochého skla majícího reziduální modré zbarvení protisluneění a protipožární funkci, pro elektrotechniku, pro výrobu dutého skla typu sklenic nebo lahví, pro výrobu skelné vaty nebo skelných vláken pro vyztužování.

Tento způsob tavení a rafinace vitrifikovatelných materiálů se vyznačuje kombinaci dvou charakteristik:

- jednak se všechna nebo část tepelné energie nezbytné pro tavení vitrifikovatelných materiálů dodává spalováním fosilního paliva (paliv) s alespoň jedním oxidačním plynem, přičemž uvedená paliva/plyn nebo plynné produkty vznikající spalováním se vstřikují pod hladinou hmoty vitrifikovatelných materiálů,

- a jednak se rafinace vitrifikovatelných materiálů po tavení provádí alespoň částečně ve formě „tenké vrstvy“.

Ve smyslu vynálezu se rafinaci v „tenké vrstvě“ rozumí rafinace, při které se roztavené vitrifikovatelné materiály nechávají protékat přes velmi malou hloubku/tloušťku, konkrétněji například nejvýše 15 nebo nejvýše 10 cm, pomocí různých prostředků. Roztavené materiály se zejména mohou přinutit protékat mezi dvěma navzájem blízkými fyzickými stěnami, přičemž vzdálenost mezi nimi určuje hloubku/tloušťku tenké vrstvy (protékání se přitom dosahuje například odstředivou silou nebo jednoduše gravitací). Těchto charakteristik tenké vrstvy je možné dosáhnout také jinými prostředky, zejména volbou rozměrů rafinačního oddílu nebo oddílů, volbou pro55 středků pro přivádění skla na vstupu a pro odtahování na výstupu. Některé z těchto prostředků budou dále vysvětleny. Hlavní výhoda této vynucené malé tloušťky vitrifíkovatelných materiálů, které se podrobují rafinaci, fakticky spočívá v tom, že je tak možné značně zkrátit dráhu bublin obsažených v roztaveném materiálu kjeho volnému povrchu nebo ke stěně, podél níž je nucen protékat, což usnadňuje jejich zánik a evakuaci.

Podle předmětného vynálezu byl zjištěn synergický efekt, mimořádně výhodný z průmyslového hlediska, mezi použitím tavení dále nazývaného pro jednoduchost „tavení s ponořenými hořáky“ a výše uvedené rafmace v „tenké vrstvě“.

ío Tato kombinace se však rozhodně nenabízela jako zřejmá, přičemž naopak se mohlo očekávat, že všech výše uvedených výhod by se dalo dosáhnout jen za cenu špatně kvality skla, což nepřicházelo v úvahu. Podle vynálezu se však používá rafmace s velmi speciálním novým dalším znakem, totiž místo přivádění „konvenčního“ roztaveného skla k rafinaci se do rafinační zóny přivádí sklo získané tavením s ponořenými hořáky, to znamená sklo s velmi specifickými vlastnostmi v tom smyslu, že je pěnivé, s poměrně nízkou hustotou ve srovnání se standardním sklem k rafinaci. Nic nenasvědčovalo tomu, že zpočátku poměrně pěnivé sklo by se mohlo rafinovat v tenké vrstvě.

Překvapivě se ukázalo, že je to možné, neboť bylo zjištěno, že toto pěnivé sklo, které je výsled20 kem tavení s ponořenými hořáky, má tu vlastnost, že obsahuje poměrně velké bubliny; jestliže sklo vystupující z taviči komory podle vynálezu je ve formě pěny, která zbývá k rafinaci, je možné řídit velikost bublin, které obsahuje, a zejména v některých výhodných konfiguracích a pro určitá složení vitrifíkovatelných materiálů je možné odstraňovat téměř všechny menší bubliny, to znamená bubliny mající průměr menší než přibližně 100 pm nebo také menší než

200 pm, prováděním jistého druhu „mikrorafinace“ před skutečnou rafinaci která následuje po tavení, přičemž mikrorafinace usnadňuje koalescenci bublin a zánik menších bublin ve prospěch větších, a je podporována přidáním rafinaěních činidel typu koksu a síranů do vitrifikovatelného materiálu. Dále, toto sklo opouštějící taviči komoru obecně má poměrně malý obsah nežádoucích zbytků ze vsázky; kombinace „velkých“ bublin a malého množství zbytků vsázky tak umožňuje použití rafmace v tenké vrstvě, což velice usnadňuje rafinaci, která tak de facto je alespoň částečně provedena již během tavení. „Velké“ bubliny mají větší rychlost vzestupu, rychleji splývají a rychleji se odstraňují.

V této souvislosti je třeba poznamenat, že obecně sklo, vzniklé tavením pomocí ponořených hořáků, obsahuje jen málo síranů, jejichž zbytkový obsah před rafinaci je menší než 600 dílů na milion dílů hmotnostních, zejména menší než 100 dílů na milion dílů hmotnostních nebo dokonce menší než 50 dílů na milion dílů hmotnostních, vyjádřenojako SO₃, ať již se jedná o jakýkoliv typ vitrifikovatelného materiálu, který může nebo nemusí obsahovat sírany bezděčně přítomné nebo záměrně přidávané. To lze vysvětlit parciálním tlakem vody vyvíjené při ponořeném spalo40 vání.

Rovněž je třeba poznamenat, že desulfatizované sklo přináší méně problémů s těkavými sloučeninami v plavící lázni, méně rizika tvorby simíku cínu a konečně méně rizika cínových defektů v tabuli skla. Tímto způsobem se snižuje množství simíků (nebo jejich úplné odstranění) v přípa45 dě redukovaných skel, zejména simíku železa, který dává nežádoucí žluto/ambrové reziduální zbarvení, nebo inkluzí simíku niklu, které mohou zapříčinit praskání skla při tepelném zpracování typu kalení.

Vynález tedy poskytuje popřípadě skla velmi chudá na síran již před rafinaci, přičemž tato skla jsou alespoň tak chudá také po rafinaci, a to aniž by bylo nutno čistit vitrifikovatelné materiály na malý obsah síranů. Naopak, je dokonce možno na začátku síran přidávat.

Významný efekt získaný pomocí kombinačních znaků podle vynálezu se týká energetické náročnosti procesu; tavení pomocí ponořených hořáků umožňuje vyhnout se použití elektrického tave55 ní ponořenými elektrodami, jehož cena může být v některých zemích velmi vysoká. Dále je velmi

důležité, že tavení pomocí ponořených hořáků vyvolává konvektivní míchání uvnitř vitrifikovatelného materiálu během ztekucování, jak je detailně vysvětleno dále. Toto velmi silné míchání mezi dosud neztekucenými materiály a těmi, které jsou již roztavené je mimořádně účinné a umožňuje dosáhnout, pro materiály stejného chemického složení, tavení při nižší teplotě a/nebo tavení, které je mnohem rychlejší než tavení konvenčními topnými prostředky.

Teploty, které přicházejí v úvahu při tavení, mohou být vždy nižší než při obvyklých procesech, což je ekonomicky velmi výhodné přímo pokud se týče nákladů na energii, ale také prostřednictvím volby žáruvzdorných bloků použitých při výrobě zařízení; méně horké pomaleji korodují.

Doba zdržení v tavící a rafinační zóně je značně zkrácena, přičemž je kompatibilní s provedením tohoto procesu, což evidentně má velmi pozitivní efekt na produktivitu výroby celého zařízení. Vynález zároveň umožňuje konstruovat velmi kompaktní zařízení v důsledku toho, že tavení pomocí ponořených hořáků, vždy díky velmi silnému míchání, které způsobují, dovoluje značně zmenšit velikost taviči komory. Dále, rafinace v tenké vrstvě má stejné důsledky na velikost oddílu (oddílů), kde se tato operace provádí. Zmenšením hloubky skla při rafinaci se bubliny rychleji odstraňují a je tedy možné značně zmenšit „délku“ (ve směru toku skla) rafinačního oddílu nebo oddílů. Zařízení tedy celkově může být velmi kompaktní, se zřejmým přínosem pokud se týče stavebních nákladů, zjednodušení provozu, snížení opotřebení konstrukčních mate20 riálů atd.

Pokud jde o operaci tavení, zvolený oxidant může být podle vynálezu na bázi vzduchu, kyslíkem obohaceného vzduchu nebo také v podstatě na bázi kyslíku. Vysoká koncentrace kyslíku v oxidantu je zpravidla výhodná z různých důvodů; snižuje objem spalin, což je výhodné z energetic25 kého hlediska a zamezuje riziku nadměrné fluidizace vitrifikovatelných materiálů, která by mohla způsobit jejich vrhání na konstrukci nebo stropy taviči komory. Dále, získané „plameny“ jsou kratší a emisivnější, což umožňuje rychlejší přenos jejich energie do vitrifikovatelných materiálů a kromě toho umožňují, je-li třeba, zmenšit hloubku „lázně“ vitrifíkovatelného materiálu, který se ztekucuje. Hovoří-li se zde o „plamenech“, nemusí jít o plameny v obvyklém smyslu tohoto slova. Lze hovořit obecněji, jako v následujícím textu, o „oblastech hoření“. Dále jsou také na minimum sníženy případné emise NO_X.

Pokud jde o výběr paliva, tím může a nemusí být fosilní plynné palivo, například zemní plyn, propan, topný olej, nebo jiné uhlovodíkové palivo. Může jím být také vodík. Proces tavení pomo35 cí ponořených hořáků představuje výhodný způsob využití vodíku, který je problematický pro využití v hořácích „ve vzduchu“, neponořených, kde dává plameny s nízkou emisivitou, získané spalováním H₂ a O₂.

Kombinace použití kyslíkového oxidantu a vodíkového paliva při tavení s ponořenými horáky je dobrý prostředek pro zajištění efektivního přenosu energie z horáků do roztaveného skla, a kromě toho vede ke zcela „čistému“ procesu, to znamená bez emisí oxidů dusíku NO_X, nebo dalších plynů typu CO_X způsobujících skleníkový efekt, kromě než těch, které vznikají dekarbonizací vsázkových materiálů.

Tavení se podle vynálezu s výhodou provádí v alespoň jedné taviči komoře, která je opatřena hořáky umístěnými tak, že jejich oblasti hoření nebo spalné plyny se vyvíjejí během tavení ve hmotě vitrifikovatelných materiálů. Ty jsou vytvořeny tak, že procházejí skrze její stěny a/nebo dno a/nebo jsou zavěšeny shora, upevněny na stropě nebo na vhodné konstrukci. Hořáky mohou být vytvořeny tak, že jejich trubky pro přívod plynu lícují se stěnou, kterou procházejí. Může však být výhodné, jestliže tyto trubky „vstupují“, alespoň částečně, do hmoty vitrifíkovatelného materiálu, aby bylo zabráněno vzniku plamenů příliš blízko u stěn a předčasnému opotřebení žáruvzdorného materiálu. Je také možné vstřikovat jen spaliny, přičemž spalování se realizuje před vlastní spalovací komorou.

Jak je uvedeno výše, ukázalo se, že tento způsob zahřívání vyvolává intenzivní konvektivní míchání vitrifikovatelných materiálů; konvektivní proudy se tak tvoří po stranách oblastí hoření nebo „plamenů“ nebo proudů spalin, a neustále velmi intenzivně promíchávají roztavené a dosud neroztavené materiály. To má za následek velmi příznivé charakteristiky „míchaného“ tavení, bez použití mechanických míchacích prostředků, málo spolehlivých a/nebo náchylných rychlému opotřebení.

S výhodou je výška hmoty vitrifikovatelných materiálů v tavící komoře a výška vývoje oblastí hoření nebo vstupu plynu vznikajícího spalováním nastavena tak, aby tyto oblasti hoření/plyny zůstaly uvnitř hmoty uvedených vitrifikovatelných materiálů; účelem je umožnit ustavení konvektivních proudů v materiálu během ztekucování.

Obecně tento způsob tavení umožňuje značně snížit emise všeho druhu prachu v tavící komoře a plynů jako je NO_X, poněvadž výměna tepla probíhá velmi rychle, a nedochází ke vzniku špiček teploty, při kterých mají tyto plyny sklon vznikat. Snižuje také emise plynů typu CO_X, celková spotřeba energie zařízení je menší než u konvenčních zařízení vytápěných například plameny působícími inverzně.

Případně se může tavení provádět po stupni předehřátí vitrifikovatelných materiálů na teplotu, která je znatelně menší než teplota nezbytná pro jejich ztekucení, například na nejvýše 900 °C. K provádění tohoto predehřevu se může s výhodou rekuperovat tepelná energie spalin. Tímto využitím tepla ze spalin může být snížena celková spotřeba energie zařízení.

Vitrifikovatelné materiály mohou zahrnovat výchozí materiály, ale také střepy nebo odpady urče25 né pro vitrifikaci. Mohou také zahrnovat spalitelné materiály (organické); je možné také recyklovat například minerální vlákna impregnovaná pojivém (toho druhu, která se používají jako tepelná nebo akustická izolace nebo jako výztužný materiál v plastech), okenní skla laminovaná polymemímí fóliemi typu poíyvinylbutyral, jako například obrazovky, nebo jiné druhy „kompozitních“ materiálů, které spojují sklo s plasty, například některé lahve. Je tedy možné recyklovat kompozity sklo/kov nebo kovové kompozity jako například skla s funkčními povlaky obsahujícími kovy, které bylo dosud obtížné recyklovat, neboť by nastávalo riziko postupného nashromáždění kovů v taviči komoře na povrchu dna. Míchání vyvolané tavením podle vynálezu však zabraňuje jejich sedimentaci a tak umožňuje například recyklaci okenních tabulek povlečených vrstvami emailu, kovu a/nebo různých spojovacích složek.

Při použití tohoto způsobu podle vynálezu je rovněž možno recyklovat sklo obsahujícího všechny tyto složky, prostřednictvím tavení pomocí ponořených hořáků ve sklářské peci. Zejména se předpokládá pec s ponořenými hořáky, jejíž základní funkce je výroba střepů z těchto různých materiálů, která se recyklují, tyto střepy pak slouží, spolu se standardními střepy, jako vsázkový materiál pro konvenční sklářské pece.

S výhodou se všechen nebo část vitrifikovatelného materiálu zavádí do tavící komory pod hladinu hmoty roztaveného vitrifikovatelného materiálu. Část těchto materiálů se může obvyklým způsobem zavádět shora na hmotu ztekucovaného materiálu, a zbytek zdola, například zavážecí45 mi prostředky šroubovicového typu. Materiály se tak mohou zavádět přímo do ztekucované hmoty, v jediném místě nebo v různých místech rozdělených po stěně tavící komory. Toto zavádění přímo do hmoty ztekucovaného materiálu (dále označované jako „tavenina skla“), je výhodné z více důvodů; především značně snižuje riziko unikání materiálu vsázky z povrchu taveniny skla, a snižuje na minimum množství pevného prachu emitovaného z pece. Dále umožňuje lépe kontrolovat minimální dobu zdržení uvedených materiálů do jejich odtažení do rafinační zóny, a umožňují jejich selektivní zavádění v místech nejsilnějšího konvektivního míchání, v závislosti na uspořádání ponořených hořáků. Toto místo nebo místa zavádění do taveniny skla tak mohou být blízko povrchu nebo hlouběji v tavenině skla, například ve výši mezi 1/5 a 1/4 celkové výšky taveniny skla nad nístějí pece, zvláště mezi 1/3 a 2/3 této výšky.

. 7 .

Je zřejmé, že způsob podle vynálezu umožňuje recyklovat plastové materiály ve formě kompozitních výrobků ve spojení se sklem, přičemž tyto plasty slouží jako část paliva. Je také možné, a výhodné, zavádět všechno nebo část paliva nezbytného pro tavení pomocí ponořených hořáků ve formě pevného paliva (polymemí organický materiál, uhlí) nebo také kapalného paliva, při5 čemž toto palivo nahrazuje alespoň částečně kapalná (zejména fosilní) nebo plynná paliva přiváděná hořákům. Termín „vitrifikovatelné materiály“ nebo „vsázkové materiály“ v předloženém textu znamená materiály nezbytné pro získání skelné (nebo keramické nebo sklokeramické) matrice, ale také všechna aditiva (rafinační aditiva, atd.), všechny případně spalitelné kapalné nebo pevné látky (plasty z kompozitních a jiných materiálů, organické látky, uhlí atd.), a všechny io druhy střepů.

Je také možné recyklovat okenní tabulky laminované fóliemi polymeru typu polyvinylbutyralu, jako například okenní skla automobilů, nebo jiné typy kompozitních materiálů, které spojují sklo s plastickou hmotou, jako například některé lahve.

Rovněž je možné recyklovat okenní tabulky s funkčními povlaky obsahujícími kovy, které bylo dosud obtížné recyklovat, neboť by nastávalo riziko postupného nashromáždění kovů v tavící komoře na povrchu nístěje. Míchání vyvolané tavením podle vynálezu však zabraňuje jejich sedimentaci a tak umožňuje například recyklaci okenních tabulek povlečených vrstvami emailu, kovu nebo různých spojovacích složek,

Způsob podle vynálezu může pracovat se zvětšeným množstvím střepů.

Jak je uvedeno výše, provádí se rafinace podle vynálezu s roztavenými vitrifikovatelnými mate25 riály skelného typu v relativně pěnivém stavu. Tato „pěna“ má hustoty přibližně 0,5 až 2 g/cm³, zejména například l až 2 g/cm³ (ve srovnání s hustotou asi 2,3 nebo 2,4 g/cm³ v případě nepěnivého skla), může mít obsah síranů nejvýše 600 nebo dokonce nejvýše 100 dílů na milion dílů, vyjádřeno hmotnostně jako SO₃, a především může obsahovat většinu bublin o průměru alespoň 100 nebo 200 pm.

Pro zlepšení efektivnosti rafinace se do vitrifikovatelných materiálů s výhodou přidávají různé rafinační přísady, s cílem zejména odstranit ze skla bubliny mající průměr menší než 100 pm nebo dokonce menší než 200 pm ze stupně tavení, jak je uvedeno výše. Může se jednat o redukční aditiva, například koks (což umožňuje také nastavení redox skla). V tomto případě je výhodné vybrat koksový prach s průměrnou velikostí částic menší než 200 pm. Může se jednat také o sírany. Další rafinační přísady mají účinek ve vlastním stupni rafinace, po stupni tavení. Umožňují „destabilizaci“ pěny; jedná se zejména o fluor nebo sloučeninu fluoru nebo chloru, obecněji halogenidy nebo také dusičnany typu NaNO₃. Fluor (halogeny) snižuje viskozitu skla a tak napomáhá odvedení filmů, které se tvoří mezi bublinami, přičemž toto odvedení filmů podporuje zhroucení pěny. Snižuje také povrchové napětí skla.

Postup podle vynálezu umožňuje provádět tavení při teplotách nepřevyšujících 1400 °C, zejména 1380 nebo 1350 °C, a rafinaci při teplotách nepřevyšující 1500 °C.

Rafinace podle vynálezu se, podle první varianty, provádí v alespoň jednom statickém oddíle (který se za provozu nepohybuje) typu průtokového kanálu, zařazeném za tavící komorou, opatřeném jedním nebo více prostředky pro uvádění roztavených vitrifikovatelných materiálů, které se mají rafinovat, do tenké vrstvy, zejména o hloubce nejvýše 15 cm nebo nejvýše 10 cm. Tento jeden nebo více prostředků může také s výhodou zabraňovat vytváření zpětného proudu skla ve hmotě roztavených vitrifikovatelných materiálů v uvedeném oddílu (oddílech). „Vratné proudy“ znamenají konvektivní zpětné smyčky, které se nacházejí ve vitrifikovatelných materiálech v konvenčních rafínačních oddílech. Pokud jde o detaily týkající se eliminace těchto vratných proudů a výhod s tím spojených, je možno poukázat například, neomezujícím způsobem, na patent EP 616 983.

CZ 301120 Bó

Ukázalo se, že velkou výhodou spojenou s tokem v tenké vrstvě je to, že byly eliminovány vratné proudy a proudění v rafínační komoře je pístového typu. Při pístovém toku roztavený materiál již nemá dolů směřující složku rychlosti a bubliny, mající sklon stoupat k povrchu skla, již nejsou nuceny „potápět se“ znovu do lázně vlivem unášení konvektivními cirkulačními proudy, které jsou nyní eliminovány.

Podle druhé varianty se rafínace v tenké vrstvě provádí buď v samotné tavící komoře, nebo v alespoň jednom statickém oddíle uspořádaném za ní, uvedením roztavených vitrifikovatelných materiálů působením gravitace do pohybu směrem dolů mezi alespoň dvěma sousedními stěnami, které jsou v podstatě vzájemně paralelní, alespoň částečně ponořené v tavenině a alespoň částečně skloněné vzhledem k rovině dna taviči komory nebo oddílu (nebo, jinými slovy, jsou skloněné ve vzájemně paralelních rovinách a jsou skloněné vzhledem k podélné ose tavící komory nebo příslušného, po proudu následujícího oddílu). Tyto stěny jsou s výhodou zabudovány do jednoho nebo více konstrukčních prvků, zejména majících přibližně obdélníkový průřez, které jsou podělíš ně dělené (množstvím přepážek); rafínace se tak provádí vytvořením množství tenkých vrstev skla k rafínaci, které protéká podél „lamel“ sestávajících z výše uvedených stěn, rafínace tímto způsobem bude detailně vysvětlena dále za pomoci výkresů,

Podle třetí varianty se rafínace provádí za tavící komorou, avšak v oddíle, který je možno uvádět do rotace pro zajištění odstředivé rafínace, přičemž tento oddíl je dále opatřen jedním nebo více prostředky pro přinucení roztavených vitrifikovatelných materiálů k rafínaci protékat v tenké vrstvě o „relativní tloušťce“ R1/R0 alespoň 0,8 nebo, v absolutních hodnotách, o „absolutní tloušťce“ nejvýše 10 cm.

Ve smyslu vynálezu se poměrem R1/R0 rozumí následující: R0 je průměrný průměr přibližně válcovité dutiny vymezené v oddíle, která je protékána roztaveným materiálem, a R1 je průměrný průměr dělicího prostředku zavedeného do dutiny pro přinucení roztavených materiálů protékat mezi vnitřními stěnami dutiny a dělicími prostředky.

Třetí varianta sestává z kombinace dvou předcházejících, zejména použitím pro rafínaci prvního statického oddílu a druhého rotujícího oddílu,

V souvislosti s vynálezem termíny „před“ a „za“ se vztahují ke směru proudění skla zařízením od místa, kde se vitrifikovatelné materiály zavázejí do tavící komory k místu, kde se odtahuje rafino35 váné sklo.

Způsob tavení/rafinace podle vynálezu umožňuje vyrábět sklo velmi různého složení a vlastností. Kromě toho vzhledem ke své malé setrvačnosti umožňuje přecházet ve velmi krátkém Čase z jednoho složení na druhé. To umožňuje přivádět rafinované roztavené sklo do zařízení pro tvarování plochého skla, dutého skla, skelné vaty nebo skelných vláken pro vyztužování.

Umožňuje také výrobu relativně velmi redukovaných skel, zejména skel majících hodnotu redox větší nebo rovnou 0,3 (redox hodnota je definována jako poměr hmotnostního obsahu železnatých iontů FeO k celkovému hmotnostnímu obsahu železa vyjádřenému jako Fe₂O₃).

Umožňuje také výrobu skel majících vysoký obsah S1O2, například alespoň 72 nebo alespoň 75 % hmotnostních, skel obecně obtížně tavitelných, ale zajímavých zejména pokud se týče materiálových nákladů, neboť mají nízkou hustotu, a dobře kompatibilních s plasty. Umožňuje také výrobu velmi speciálních skel, majících vysoký obsah oxidů alkalických zemin, například obsahujících alespoň 18 % hmotnostních CaO, velmi korozivních při použití konvenčních tavících procesů při vyšších teplotách než podle vynálezu, jakož i skel s malým obsahem oxidu sodného, například nejvýše 11 % hmotnostních, nebo s velmi malým obsahem síranů, například nejvýše 600 dílů na milion dílů hmotnostních. Skla obsahující železo, s vysokou hodnotou redox, ale s nízkým obsahem síranů, umožňují získání reziduálního modrého zbarvení, zvláště vhodné a hledané v oblasti plochého skla pro motorová vozidla a pro budovy. Tak je možné získat vyson

CZ 301120 Bó ce selektivní protisluneční skla, na kterých mohou být naneseny protisluneční vrstvy pro zlepšení tepelných vlastností, například vrstvy typu TiN, jaké jsou popsány například v EP 638 527 a EP

511901.

Předmětem vynálezu je také zařízení k provádění způsobu podle vynálezu, které bylo definováno výše.

Jak již bylo zmíněno, tavící komora s výhodou může být opatřena alespoň jedním prostředkem pro zavádění vitrifikovatelných materiálů pod hladinu roztaveného skla, zejména alespoň dvěma, io as výhodou ve formě otvoru (otvorů) v příslušné stěně (stěnách) spojených s přiváděcími prostředky šroubovicového typu. Rizika úletu prachu jsou tak minimalizována, a zároveň je umožněno také případné zavádění, vitrifikovatelných materiálů nad hladinu skla, jako například oxidu křemičitého, na kterých se může provádět předehřev bez rizika ztuhnutí hmoty,

Nezávisle na operaci rafinace, vynález přináší také zlepšení konstrukce týkající se stěn taviči komory, které mají být ve styku s taveninou skla. Je možno zvolit několik variant. V některých případech je možné jednoduše použít známých žáruvzdorných bloků na bázi oxidů, jako například oxid hlinitý, oxid zirkoničitý, oxid chromový a takzvané AZS materiály (alumína-zirconiasílica, nebo-li oxid hlinitý, zirkoničitý a křemičitý). Zpravidla se s výhodou kombinují s chladi20 cím systémem zahrnujícím cirkulaci tekutiny typu vody (vodní plášť). Vodní plášť může být umístěn na vnější straně, žáruvzdorný materiál pak je v přímém styku se sklem, nebo na vnitřní straně. Vodní plášť pak má funkci vytvářet chladnější proud skla v blízkosti žáruvzdorného materiálu, zvláště namáhaného v této souvislosti, neboť tavenina skla vytvářená ponořenými hořáky vyvolává silné konvektivní proudy proti stěnám.

Jiná varianta spočívá v nepoužití žáruvzdorného materiálu v oblasti taveniny skla, ale pouze výše naznačeného vodního pláště.

Další varianta spočívá v použití žáruvzdorného materiálu (popřípadě spojeného s chladicím systémem typu vodního pláště) a jeho vyvložkování obložením z vysoce žáruvzdorného kovu, jako například molybdenu (nebo slitiny molybdenu). Toto obložení může být s výhodou udržováno v určité vzdálenosti (například jednoho až několika milimetrů) od stěny žáruvzdorného materiálu, a může tvořit spojitou plochu styku (souvislé obložení z molybdenu) nebo nespojitou plochu styku (perforované obložení z molybdenu). Toto obložení má za cíl mechanicky zabránit přímé konvekci skla po žáruvzdorné hmotě vytvořením „klidné“ vrstvy skla podél žáruvzdorné hmoty, zabráněním styku skla se žáruvzdornou hmotou.

V tavící komoře jsou všechny nebo některé ponořené hořáky s výhodou konstruovány tak, že mohou vstřikovat do taveniny skla tekutinu, která se neúčastní spalování, náhradou (dočasnou) oxidantů a/nebo paliva. Tato tekutina, kterou může být inertní plyn typu N₂ nebo chladivo typu kapalná voda, se bezprostředně odpařuje v tavenině skla. Toto dočasné zastavení spalování při pokračování vstřikování tekutiny v úrovni hořáku má dva cíle; bud'je požadováno zastavení provozu hořáku a obecněji například tavící komory jako celku, neboť vstřikování inertního plynu typu N₂ umožňuje zabezpečit komoru v úrovni hořáků, nebo je požadováno navzájem zaměnit hořáky, zatímco ostatní hořáky jsou v provozu aje stále přítomna tavenina skla. V tomto případě, jak je detailně objasněno dále, vstřikování vody vhodným způsobem skrze hořák umožní dočasné ztuhnutí skla nad hořákem, čímž se vytvoří jakýsi „zvon“, což poskytuje dost času pro provedení výměny bez zasklení horáku.

Podle první varianty zmíněné výše je rafinační oddíl statický. Zahrnuje kanál zahrnující žlab a klenbu. Konstrukční prostředky pro nucené vedení roztavených vitrifikovatelných materiálů krafinaci kanálem v tenké vrstvě, zejména o hloubce menší než 15 cm, vytvářející tak pístový tok, zahrnují vhodné zvolený poměr průměrné výšky k průměrné šířce uvedeného kanálu, tento poměr je menší než 1 nebo dokonce menší než 0,5.

CZ 301120 Bó

Kanál může zahrnovat, spolu s výše uvedenými prostředky nebo alternativně k nim, prostředky pro nucené vedení roztavených vitrifikovatelných materiálů k rafinaci v tenké vrstvě ve formě prostředků pro řízení/regulaci toku materiálů na vstupu a/nebo na výstupu uvedeného kanálu, nebo před ním.

Tento kanál může zahrnovat, spolu s výše uvedenými prostředky nebo alternativně k nim, další prostředky pro dosažení rafinace v tenké vrstvě s pístovým tokem. Tyto prostředky spočívají v tom, že se bere v úvahu tok materiálu rafinačním oddílem a povrch vytvořený taveninou materiálu v tavícím oddíle, a stanoví se hloubka dostatečně malá pro získání tenké vrstvy s pístovým tokem. Kromě toho může být kanál opatřen topnými prostředky, zejména typu konvenčních hořáků uspořádaných nad vitrifikovatelnými materiály, s výhodou kyslíkovými hořáky.

Kanál může být také opatřen prostředky pro homogenizaci vitrifikovatelných materiálů, například mechanickým míchadlem.

Podle druhé varianty tavící komora nebo rafmační oddíl uspořádaný za ní zahrnuje alespoň jeden konstrukční prostředek pro rafinaci v tenké vrstvě ve formě alespoň dvou přibližně paralelních sousedních stěn, částečně ponořených do hmoty k rafinaci a skloněných vzhledem ke dnu komory nebo oddílu. S výhodou jsou tyto stěny integrovány do jednoho nebo více výše popsaných trubkovitých prvků. S výhodou jsou umístěny v taviči komoře a ústí do výstupního otvoru za taviči komoru.

Podle třetí varianty zahrnuje rafmační komora alespoň jedno zařízení schopné otáčení pro zajištění odstředivé rafinace, přičemž vnitřní stěny uvedeného zařízení v podstatě určují prostor tvaru dutého vertikálního válce alespoň v jeho střední části.

Pro nucené uvádění vitrifikovatelných materiálů do proudění v tenké vrstvě skrze odstředivé zařízení může být prostor v tomto zařízení s výhodou opatřen jednou nebo více přepážkami, alespoň v části své výšky, přičemž roztavené materiály nucené protékají mezi vnitřními stěnami zaří30 zení a těmito přepážkami, a průměrná vzdálenost mezi stěnami a přepážkami určuje „tloušťku“ tenké vrstvy. Ve skutečnosti je tak podle vynálezu bráněno vytvoření parabolického profilu, kterého roztavené sklo přirozeně nabývá, je-li „volně“ odstřeďováno, tzn. uzavřeno pouze válcovitými vnějšími stěnami. Naopak, podle vynálezu je sklo nuceno zaujímat podél stěn zařízení a přepážek instalovaných v tělese odstředivky relativně konstantní tloušťku podél výšky odstre35 dívky, a mnohem menší hloubku než kdyby bylo ponecháno ve výše uvedeném parabolickém profilu. Je tak podstatně zlepšena efektivnost, neboť bubliny praskají dostředivou silou mnohem rychleji na přepážkách, přičemž cesta bublin je mnohem kratší. Stejně jako ve statické variantě je možno tento tok pokládat za pístový. To umožňuje zmenšit výšku odstředivky při zachování stejné výkonnosti, Vzdálenost mezi přepážkami a stěnami definovaná jako poměr R1/R0 je s výhodou alespoň 0,8, přičemž tento poměr je vysvětlen výše.

Výhodná je konstrukce, podle které se v homí části přivádí roztavené vitrifikovatelné materiály pomocí statických přiváděčích prostředků typu průtokového kanálu. Tyto přiváděči prostředky mohou zahrnovat alespoň jeden oddíl se sníženým tlakem pro umožnění přivádění do zařízení a/nebo k provádění první rafinace,

Zařízení může být s výhodou opatřeno prostředky pro zachycování pevných částic majících hustotu větší než je hustota skla, přičemž tyto prostředky jsou zejména umístěny v jeho nižší oblasti a mají tvar zářezů/drážek vytvořených v jeho vnitřních stěnách. Rychlost rotace zařízení je s výhodou 100 až 1500 otáček za minutu.

Zařízení také může být opatřeno mechanickými prostředky, které jsou stacionární nebo rotují s ním, pro odřezávání pěny a její zavádění do spodní části zařízení, kde se odtahuje rafinované sklo. Toto zařízení je s výhodou ve formě děrovaných deflektorů, lopatek umístěných v homí části zařízení.

I 1

Přehled obrázku na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen na třech neomezujících způsobech provedení znázorněných na 5 výkresech, na kterých představuje:

obr. 1 schematicky tavící a rafinační zařízení se statickým rafinaěním zařízením, obr. 2 schematicky tavící a rafinační zařízení s odstředivým rafinaěním zařízením, io obr. 3 zvětšené znázornění rafinačního zařízení ze zařízení podle obr. 2, obr. 4 schematicky taviči a rafinační zařízení s rafinací pomocí lamel ve vlastní tavící komoře, ! 5 obr. 5 schematicky v řezu ponořený hořák pro tavící komoru zařízení, znázorněného na předcházejících výkresech.

Tyto obrázky nemusí být v měřítku a z důvodu jednoduchosti jsou maximálně zjednodušené.

Příklady provedení vynálezu

Zařízení níže popsané je určeno pro tavení a rafinaci skel velmi rozmanitého složení, zde skel určených pro přivádění do plavícího zařízení pro výrobu plochého skla. Tato aplikace však není omezující. Tato skla mohou být zpracovávána také v zařízení pro tvarování dutého skla nebo ve zvlákňovacím zařízení s vnitrním odstřeďováním.

Kromě samozřejmě všech standardních sodnovápenatých skel jsou zvláště vhodné pro zpracování pomocí zařízení podle vynálezu některé typy speciálních skel, zejména ta, která jsou obtížně tavi30 telná:

Skla s nízkým obsahem Na₂O a poměrně vysokým obsahem oxidů alkalických zemin, zejména CaO, výhodná z ekonomického hlediska v termínech ceny vsázkových materiálů, ale také dosti korozivní při obvyklých teplotách tavení, a poměrně těžko tavitelná standardními způ35 soby. Může se jednat o sklo popsané například přihlášce vynálezu FR 97/08261 z 1. 7. 1997, které obsahuje v % hmotnostních

SiO₂ 72 až 74,3%

A1A 0 až 1,6%

Na₂O 11,1 až 13,3%

K₂O 0 až 1,5%

CaO 7,5 až 10%

MgO 3,5 až 4,5%

Fe₂O₃ 0,1 až 1% nebo také může obsahovat v % hmotnostních

SiO₂ 66 až 72, zejména 68 až 70 %

A1₂O₃ 0 až 2 %

Fe₂O₃ 0 až 1 %

CaO 15 až 22%

MgO 0 až 6, zejména 3 až 6 %

Na₂O 4 až 9, zejména 5 až 6 %

K₂O 0 až 2, zejména 0 až 1 %

S0₃ stopy.

Jiným příkladem ilustrujícím tuto skupinu směsí je kompozice obsahující
SiO2 A12O3	69% 1%
Fe2O3	0,1%
CaO	18,9%
MgO	5%
Na2O	5,6%
K2O	0,3 %
SO3	stopy.

Toto sklo má spodní teplotu žíhání, takzvanou „deformační teplotu“, 590 °C (teplota, pri které má sklo viskozitu 1014,5 poise, tj. 101,45 Nsm*². Má také teplotu liquidu 1225 °C, teplotu T|_og2 1431 °C a teplotu T|_Og3ií 1140 °C (Ti_og2 a Ti_og3i5 odpovídají teplotám, pri kterých sklo má viskozitu vyjádřenou v poise rovnající se log 2, resp. log 3,5). Má vlastnosti protipožárního skla, které jsou výsledkem vysokého bodu měknutí (většího než 800 °C) a vlastnosti pro jeho zvýšenou „defor20 mační teplotu“ vhodné pro aplikaci v plazmových obrazovkách.

Skla s vysokým obsahem oxidu křemičitého, která jsou také výhodná z ekonomického hlediska, mající poměrně nízkou hustotu, rozmezí jejichž složení vyjádřené v procentech hmotnostních je následující:

SiO₂

CaO+MgO+BaO

Na₂O oxidy alkalických kovů

A1A

B₂O₃

Fe₂o₃

SO₃ koks až 80%

0,3 až 14 % až 17 % až 18,5% 0,2 až 2 % až 2 % 0až3% případně stopy 0 až 600 ppm a volitelně barvicí oxidy, například oxidy Ni, Cr, Co atd. (Tato skla se vyznačují zvláště vysokou viskozitou).

Příkladem ilustrujícím tuto skupinu směsí je
SiO2	76,4 %
Fe2O3	0,1 %
A12O3	0,1 %
CaO	7,6 %
MgO	5%
Na2O	10%
K2O	0,3 %

Toto sklo má hustotu přibližně 2,46 g/cm³ (ve srovnání s hustotou 2,52 g/cm³ standardního 50 sodno-vápenatého skla „Planilux“ dostupného od Saint-Gobain Vitrage).

. 13 CZ 301120 B6

Jak bylo uvedeno výše, způsob podle vynálezu umožňuje získat redukovaná skla, s vysokou hodnotou redox, jejichž obsah železa a nízký obsah síranů umožňuje získat skla sreziduálním modrým zbarvením.

- Způsobem podle vynálezu je také možné vyrobit skla mající nulový nebo téměř nulový obsah oxidů alkalických kovů typu Na₂O, zejména pro účely protipožárního zasklení nebo pro substráty používané v elektrotechnickém průmyslu. Pokud jde o tyto kompozice, je možno odkázat zejména na patenty EP 526 272 a EP 576 362.

ío - Způsobem podle vynálezu je také možné vyrobit skla mající nulový nebo téměř nulový obsah oxidů alkalických kovů typu Na₂O, zejména pro účely protipožárního zasklení nebo pro substráty používané v elektrotechnickém průmyslu. Pokud jde o tyto kompozice, je možno odkázat zejména na patenty EP 526 272 a EP 576 362.

Způsobem podle vynálezu je možno vyrábět další skla, zejména skla mající nízký obsah MgO, jako jsou popsána v patentu EP 688 741 a v přihlášce vynálezu WO 96/00194.

První forma realizace je znázorněna na obr. 1: kanál I umožňuje zavádění vítrifikovatelných materiálů do tavící komory 2 žlabem 3 a zároveň odvádění spalin. Tyto spaliny předehřívají vitri20 fikovatelné materiály, takže se rekuperuje jejich tepelná energie.

Vsázkové materiály schopné zavádění nad taveninu 7 zahrnují zejména oxid křemičitý, který se může predehrivat aniž by se spojil dohromady. Zbytek vsázkového materiálu se zavádí v alespoň jednom místě 1, pod hladinou taveniny 7, zejména otvorem za pomoci šroubovicového podavače.

Zde je znázorněno jen jedno místo zavádění, umístěné poměrně vysoko vzhledem k výšce taveniny, přibližně kolem 2/3 čelní stěny komory.

Ve skutečnosti může být ve stěnách (v čelní stěně nebo v bočních stěnách) uspořádáno několik zaváděcích míst, která mohou nebo nemusí být ve stejné výšce, zejména v horní polovině nebo v dolní polovině této výšky B, například mezi 1/3 a 2/3 této výšky. Toto zavádění přímo do taveniny umožňuje velmi snížit množství úletu materiálu nad taveninou (emise pevných prachových částic). Dále, v závislosti na konfiguraci, umožňuje směrovat materiál do míst, kde je konvektivní míchání nej silnější a/nebo zajišťovat, aby tento materiál zůstával alespoň po určitou dobu v komoře 2 před tím, než se dostane do rafinační zóny.

Skrze dno 4 komory prochází řada hořáků 5, které zasahují malou výškou do tavící komory. Hořáky 5 jsou s výhodou opatřeny neznázoměnými chladicími prostředky typu vodního pláště. Hořáky 5 v činnosti vytvářejí oblasti hoření v zónách 6, a vyvolávají blízko nich konvektivní proudy uvnitř vitrifikovatelného materiálu během ztekucování. Toto konvektivní míchání vytváří pěnu, která přenáší tepelnou energii v tavenině 7. Tavení se provádí s výhodou při teplotě 1350 °C, například u standardních skel typu sodnovápenatých skel.

Stěny komory 2, které jsou ve styku s taveninou 7, jsou vytvořeny ze žáruvzdorného materiálu, zvnějšku chlazeného neznázoměným chladicím systémem typu vodního pláště. V jedné variantě je chladicí systém s kovovými stěnami umístěn proti žáruvzdornému materiálu, avšak uvnitř, a je tak ve styku s roztaveným sklem. Tyto dvě varianty umožňují snížit opotřebení žáruvzdorného materiálu povrchovým chlazením skla v blízkosti žáruvzdorného materiálu.

Funkce hořáku 5 je uzpůsobena pro tavení s ponořenými hořáky způsobem velmi schematicky znázorněným na obr. 5. Obr. 5a představuje podélný řez hořákem 5 a obr. 5b představuje jeho příčný řez v rovině AA' naznačené na obr. 5a. Hořák je opláštěn chladicím systémem 60 typu vodního pláště a má centrální trubku 61, kolem které je soustředně umístěno množství trubek 62, všechny tyto trubky mají válcový průřez a vystupují v ústí horáku 63.

Při normální funkci (funkce [a]) je trubka 61 napájena spalitelným plynem typu zemního plynu (nebo jiným spalitelným plynem nebo olejem) a trubky 62 jsou napájeny oxidantem, zde například kyslíkem, přičemž reakce CH4/O2 vytváří oblast hoření v tavenině skla.

Při bezpečnostní funkci (funkce [b]), to znamená, když je požadováno zastavit spalování na hořáku bez rizika jeho zasklení, vstřikuje se prostřednictvím trubky 61 a/nebo trubek 62 dusík.

Pří funkci určené pro umožnění výměny jednoho hořáku za jiný (funkce [c]) se prostřednictvím trubky 61 vstřikuje voda, která se vypařuje bezprostředně v hořáku nebo při jeho opuštění, pri1 o čemž voda vytvoří jakousi klenbu ochlazeného skla nad hořákem; je tak zastavena funkce hořáku a je dost času pro provedení výměny hořáku dříve, než se „klenba“ zhroutí. Vstřikovaná voda se alespoň částečně zachycuje v hořáku pomocí trubek 62 (úlohy trubek 61 a 62 se při tomto provozním režimu mohou také obrátit). Je možno použít také jiných chladiv, schopných ochladit sklo do ztuhnutí.

Hořák a jeho různé provozní režimy popsané výše tvoří jeden předmět vynálezu, nezávisle na celkovém způsobu tavení a rafmace prováděném v zařízení pro výrobu skla.

Roztavené pěnivé sklo vzniklé tavením s ponořenými hořáky se pak odtahuje ve spodní části kanálem 8, případně opatřeným neznázoměnými prostředky pro ustavení pístového toku. Je tak možno řídit odtah pěnivého skla vstupujícího do statického rafmačního oddílu. Tento oddíl je vytvořen jako kanál 9, definovaný žlabem 10 a klenbou JT· Je opatřeno kyslíkovými hořáky 12. Vitrifikovatelné materiály proudí kanálem bez zpětného proudění ve výšce H přibližně 5 až 10 cm. Tato výška je s ohledem na hustoty roztaveného materiálu v komoře 2 a v kanálu 9 jakož i na výšky li a 12 taveniny v těchto dvou zónách nastavena pro získání pístového toku v kanálu

9. Pro dosažení požadované tenké vrstvy musí být zvýšena úroveň žlabu JO kanálu 9 vzhledem ke dnu 4 komory 2.

Na výstupní straně kanálu 9 je zapuštěno do nastavitelné hloubky do taveniny ponořené hradítko

13, které umožňuje nastavení průtoku; rafinované sklo se vylévá na konci kanálu 9 pro přivádění do tvarovacího zařízení, zde například komory plavící lázně. Rafmace se tak provádí ve velmi malé hloubce skla, což zkracuje dráhu bublin k povrchu (jejich rychlost vzestupu je zvýšena, když má jejich převážná většina již předtím velikost alespoň 200 μπι) a vzhledem k pístovému toku zabraňuje jejich zpětnému poklesu do taveniny.

Obrázky 2 a 3 představují druhý způsob realizace vynálezu.

Významný rozdíl proti obr. 1 spočívá ve způsobu, jakým jsou chráněny stěny žáruvzdorných bloků v komoře 2. Zde je v tavenině 7 ponořeno vyložení z žáruvzdorného kovu, sestávající z tenké stěny 40 z molybdenu, sledující tvar vnitřního prostoru tavící komory, přidržované v odstupu od jednoho do několika milimetrů od stěn žáruvzdorných bloků pomocí vhodných distančních prvků a/nebo je zavěšeno v tavenině ze stěn nad taveninou nebo ze stropu.

Tato deska 40 je provrtána dírami, především v horizontální Části vyložení dna 4, pro průchod hořáků 5, jakož i v ostatních částech stěn, s rovnoměrným rozdělením otvorů; toto děrování nebrání styku mezi žáruvzdornými bloky a roztaveným sklem, avšak mechanicky narušuje konvektivní pohyb skla v blízkosti žáruvzdorných bloků a snižuje tak rychlost jejich opotřebení. Otvory 41 ve stěnách vyložení 40 mimo vyložení dna jsou s výhodou válcovitě a různých rozměrů, otvory ve stěně u dna mají otvory 42 alespoň takové velikosti, kteráje dostatečná, aby jimi mohly procházet hořáky 5. Vyložení 40 musí také být dostatečně děrováno ve stěně (43) vyložení u zadní příčné komory tak, aby se sklo mohlo odebírat kanálem 20a. Totéž se týká zóny _T pro zavádění vsázkových materiálů; zde si nutně musí odpovídat otvory ve stěnách vytvořených z žáruvzdorných bloků s otvory ve vyložení vytvořeném z molybdenu.

Toto vyložení z molybdenu je vynálezem jako takové, zvláště je vhodné v kombinaci s tavící komorou s ponořenými horáky, nezávisle na způsobu, jakým se provádí následná rafinace (totéž platí pro způsob chlazení žáruvzdorných bloků, na vnější straně nebo, jako na předcházejícím obrázku, na straně skla).

Další rozdíl proti obr. 1 spočívá ve způsobu, jakým se sklo odtahuje z tavící komory. V případě obr. 2 se sklo odtahuje poněkud více „nahoře“, s přívodní trubkou 20 rozdělenou na horizontální první část 20a, vertikální druhou část 20b a horizontální třetí část 20c, přivádějící taveninu do odstředivého zařízení 2b Další varianta spočívá v tom, že se roztavené sklo odtahuje z tavící io komory nahoře, například pomocí ponořeného kanálu, jak je v oboru výroby skla dobře známo.

Obr. 3 se soustředí na horizontální ěást 20c kanálu 20 pro přivádění roztaveného pěnivého skla 20, odtahovaného z taviči komory 2, přiváděného do tělesa odstředivky 21 prostřednictvím trubky 201. Odstředivka 21 má horní část 22 ležící mezi hrdlem 35, kterým se přivádí sklo k rafinaci, a kovovou deskou 24, a spodní část 30 ležící pod kovovou deskou 24. Je opatřena prostředky (neznázoměnými) pro řízení průtoku skla vstupujícího do odstředivky.

Sklo sestupující hrdlem 35 do odstředivky se zastavuje kovovou deskou 24, která spolu s horní částí přepážky 34 vytváří jakýsi záchytný „koš“. Účinkem odstředivé síly má sklo tendenci stou20 pat v oblasti 26 a přecházet přes přepážku 34; proudí pak z oblasti 26 do oblasti 30 ve formě tenké vrstvy omezené na jedné straně vnitřní stěnou 33 odstředivky 21 a na druhé straně přepážkou 34 umístěnou ve vnitřním prostoru odstředivky. Vnitřní stěna 33 má přibližně tvar válce o průměru R0 a přepážka 34 má válcovou oblast 34a o průměru Rl, která je u dna uzavřena v oblasti 34b. Přepážka 34 je opatřena neznázoměnými centrovacími prostředky, obdobně jako deska 24. Čárkovanou čarou je schematicky znázorněn parabolický tvar, kterého by sklo nabývalo bez přítomnosti přepážky 34.

Přepážka 34 a deska 24, celé nebo alespoň všechny jejich části ponořené ve skle, mohou být vytvořeny z molybdenu.

Vnější plášť vnitřní stěny 33 tělesa odstředivky 21 může sestávat z žáruvzdorných těles 32, obsahujících tepelnou izolaci 31 zabudovanou tak, aby nebyla porušena odstředivou silou. Dále je uspořádán zářez nebo drážka 28, spojitá nebo nespojitá, která prochází kolem vnitrní stěny přepážky 30, umožňující zachycení všech pevných Částic majících větší hustotu než sklo, typu inklu35 zí žáruvzdorného materiálu, V průběhu odstředivé rafinace jsou pevné částice s větší hustotou než má sklo vrhány proti stěnám a zachycovány drážkou 28, z níž se již nemohou dostat. Naopak bubliny praskají účinkem odstředivé síly uvnitř tělesa odstředivky u přepážky 34. Konečně, v nej nižší části spodní části 30 se rafinované sklo odtahuje kanálem se vstupním hrdlem 29 přibližně trychtýřového tvaru. Při standardních provozních podmínkách nemusí být přítomny ohřívací prostředky, a rychlost rotace může být kolem 700 otáček za minutu, a výška h odstředivky může být například 1 až 3 metry.

Třetí vytvoření je znázorněno na obr. 4, které více schematicky představuje tavící komoru 2 stejnou jako na obr. 1, která má systém pro rafinaci v množství tenkých vrstev. Zde se tavení a rafinace provádí v téže tavící komoře, přičemž sklo se odtahuje ve spodní části odtahovacím otvorem 81 do kanálu 8 pro přivádění přímo do tvarovacího stroje, zejména do stroje pro zvlákňování minerální vlny nebo pro tvarování sklenic a lahví (tento rafínaéní systém může být také umístěn v dalším oddílu). Princip této rafinace je následující: používá trubicovitých prvků 50, vytvořených z molybdenu (nebo platiny), jejichž obdélníkový průřez je znázorněn na obr. 4D.

Tyto trubice jsou podélně rozděleny stěnami 51, takže tvoří tenké „lamely“ 52 otevřené na koncích trubice (například 5 až 30 lamel). Tyto trubice 50 jsou ponořeny v lázni roztavených vitrifikovatelných materiálů (zde označované termínem „tavenina“), jak je znázorněno na obr. 4A (podélný rez tavící komorou) a na ob. 4B (půdorys této komory). Na bočních stěnách komory jsou upevněny dvě trubice 50, například připevněné ke stěnám pomocí výstupků v žáruvzdorném materiálu, nakloněné pod úhlem ct vzhledem k rovině dna 4, nebo dále také konvergující podél osy Y k podélné os X pece v uvedeném úhlu a.

Tyto dvě trubice 50 jsou takto uspořádány, protože je lze snadno připevnit ke stěnám pece a jsou v potřebné vzdálenosti od hořáků. Tato konfigurace umožňuje chránit molybden proti intenzivnímu zahřívání nastávajícímu v blízkosti hořáků. Rovněž je výhodné, aby tyto trubice byly zcela ponořeny pro zabránění jejich oxidace vzduchem, nebo alternativně může být nad taveninou vytvořena neoxidační atmosféra (zejména atmosféra dusíku). Tyto dvě trubice 50 vystupují v kolektorové trubici 55, která napájí výstupní otvor 8 komory.

Rafinace se provádí následujícím způsobem: sklo k rafinaci vstupuje do trubice 50 v horní části 53 a poté protéká lamelami 52 sestupně účinkem gravitace, jak je znázorněno na obr, 4C, ilustrujícím typickou lamelu 52, Rychlost skla v těchto lamelách 52 je maximální ve středu lamely a mnohem menší při stěnách 53, 53’, které je omezují. Pokud jde o bubliny 60, ty velmi rychle při vzestupu dosahují horní stěny 53 lamely 52, a vydělují se ze sestupného proudu skla, znázorněného šipkou na obr. 4C. Při stoupání jsou opět směrovány ke vstupu 66 trubky 50, v protiproudu k toku skla, zatímco sklo zbavené bublin dosahuje spodní části 56 uvedené lamely 52 a je odtahováno přímo kolektorem 55 z tavící komory.

Tento systém je tím efektivnější, čím menší je výška h každé lamely 52 a čím větší je plocha jejího povrchu. To je zvláště vhodné v souvislosti s tavením s ponořenými hořáky, které mají tendenci generovat bubliny s poměrně velkým průměrem, a mohou tak být rychle odstraněny. Je možné stanovit počet, výšku a aktivní povrch těchto lamel v závislosti na velikosti bublin, které se mají odstraňovat, na výkonu tavící komory a viskozitě skla, zejména vhodnou volbou jejich délky a úhlu naklonění po délce tavící komory (nebo dalšího oddílu, ve kterém jsou umístěny). Například v případě taviči komory vyrábějící 200 tun skla denně, pro odstranění všech bublin majících průměr větší než 250 mikrometrů, mohou mít trubice 50 rozměry 400 x 520 x 6550 mm, a mohou každá obsahovat 20 lamel, při délce pece asi 6000 mm.

Varianta tohoto vytvoření spočívá v umístění prvků s podobnými lamelami v dalším oddílu.

Ve všech případech (statická nebo odstředivá rafinace) je zřejmé, že oproti současným zařízením může být velikost tavicího/rafinačního zařízení značně menší. Je také možno přidávat k vitrifikovatelným materiálům rafinační činidla, zejména koks s malými částicemi, sírany, dusičnany, fluor nebo chlor, jejichž funkce byla popsána výše.

(V tavícím i rafinačním oddílu je možno nahradit molybden platinou).

Je třeba zdůraznit, že jakkoliv je kombinace tavení s ponořenými hořáky a rafinačním stupněm v tenké vrstvě mimořádně výhodná, vynález se týká také obou těchto aspektů zvlášť. Může být výhodné použití způsobu tavení s ponořenými hořáky se standardním rafinačním krokem, a naopak použití rafinačního stupně v tenké vrstvě následujícího stupně tavení pomocí konvenčních ohřívacích prostředků, které je také v rámci rozsahu vynálezu, ačkoliv nedosahuje výše uvedeného synergického efektu.

Je třeba také poznamenat, že může být výhodné použití způsobu tavení s ponořenými hořáky bez další rafinace v obvyklém smyslu tohoto termínu. To může být v případě zvlákňováni, kdy přichází v úvahu napájení odstředivého zvlákňovacího zařízení přímo pěnivým sklem, získaným tavením s ponořenými horáky, přičemž odstřeďováním nezbytně prováděným při této technice zvlákňováni se de facto dosahuje rafinace skla. Přichází v úvahu také přímé zpracování pěnivého skla přicházejícího z operace tavení pro účely výroby pěnového skla pro izolaci, například ve stavebnictví.

Je také možné aplikovat tento způsob tavení pro recyklaci kompozitních výrobků sklo/kov nebo sklo/plast, jak je uvedeno výše, buď pro výrobu použitelného skla, nebo pro výrobu střepů pro

7 vsázku do konvenční sklářské pece (v závislosti zejména na poměru těchto kompozitních prvků vzhledem ke zbytku vitrifíkovatelných materiálů).

Claims (37)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   10 1. Způsob tavení a rafmace vitrifíkovatelných materiálů, vyznačující se tím, že se všechna nebo část tepelné energie nezbytné pro tavení vitrifíkovatelných materiálů dodává spalováním paliva nebo paliv s alespoň jedním oxidačním plynem, přičemž uvedená paliva/plyn nebo plynné produkty vznikající spalováním se vstřikují pod hladinou hmoty vitrifíkovatelných materiálů (7) za vzniku pěny vitrifikovatelného materiálu, přičemž rafinace této pěny vitrifikovatel15 ných materiálů probíhá alespoň částečně ve formě „tenké vrstvy“ o tloušťce maximálně 15 cm.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že oxidant je na bázi vzduchu, kyslíkem obohaceného vzduchu nebo kyslíku.

   20
3. 3. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že tavení vitrifíkovatelných materiálů probíhá v alespoň jedné taviči komoře (2), která je opatřena hořáky (5), procházejícími bočními stěnami a/nebo procházejícími dnem (4) a/nebo zavěšenými ze stropu (3) nebo z nástaveb, umístěnými tak, že jejich oblasti hoření nebo spalné plyny se vyvíjejí ve hmotě vitrifíkovatelných materiálů (7) podléhající tavení.
4. 4. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že vitrifikovatelné materiály (7) se konvektivně promíchávají působením oblastí hoření (6) vytvářených spalováním fosilního paliva s oxidačním plynem nebo plyny a/nebo plyny vznikajícími z uvedeného spalování.
5. 5. Způsob podle nároku 3 nebo 4, v y z n a č u j í c í s e t í m, že se výška hmoty vitrifikovatelných materiálů (7) v tavící komoře (2) a výška, ve které se vyvíjejí oblasti (6) hoření/plyny vznikající spalováním, nastavuje tak, aby toto palivo/spaliny zůstávalo uvnitř hmoty uvedených vitrifíkovatelných materiálů.
6. 6. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že před tavením se provádí stupeň předehřátí vitrifíkovatelných materiálů na teplotu nejvýše 900 °C.
7. 7* Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že vitri40 fíkovatelné materiály zahrnují vsázkové materiály a/nebo střepy a/nebo vitrifikovatelné odpady a/nebo spalitelné materiály, zejména kompozity sklo/plast, kompozity sklo/kov, organické materiály nebo uhlí.
8. 8. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že rafina45 ce se provádí s roztavenými vitrifikovatelnými materiály skelného typu o hustotě přibližně 0,5 až

   2 g/cm³.
9. 9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že rafinace se provádí s roztavenými vitrifikovatelnými materiály skelného typu v pěnovém stavu majícími většinu bublin o průmě50 ru alespoň 100 nebo až 200 pm.
10. 10. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že vitrifíkovatelné materiály obsahují rafinační promotory, zejména redukující aditiva typu koksu, s výhodou mající průměrnou velikost částic menší než 200 pm, sírany, aditiva na bázi sloučeniny

    55 fluoru nebo chloru, nebo dusičnany typu NaNO₃.
11. 11. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že tavení se provádí při teplotách maximálně 1400 °C, zejména maximálně 1380 nebo 1350 °C, a rafinace se provádí při teplotách maximálně 1500 °C.
12. 12. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že rafinace se provádí v alespoň jednom statickém oddíle (9) s průtokovými kanály, zařazeném za tavící komorou (2), opatřeném jedním nebo více prostředky pro nucené vedení roztavených vitrifikovatelných materiálů, které se mají rafinovat, do tenké vrstvy, zejména o tloušťce s výhodou nejvýše ίο 10 cm, s pístovým tokem.
13. 13. Způsob podle nároku 12, vyznačující se tím, že se pomocí uvedeného jednoho nebo více prostředků zabraňuje zpětnému toku skla ve hmotě roztavených vitrifikovatelných materiálů proudících uvedeným oddílem nebo oddíly (9).
14. 14. Způsob podle některého z nároků 1 až 11, vyznačující se tím, že se rafinace provádí buď v samotné taviči komoře (2), nebo v alespoň jednom statickém oddíle uspořádaném za ní, nuceným vedením roztavených vitrifikovatelných materiálů působením gravitace do sestupného pohybu mezi alespoň dvěma sousedními stěnami (53 53’), které jsou v podstatě vzá20 jemně paralelní, alespoň částečně ponořené v tavenině a skloněné vzhledem k rovině dna tavící komory nebo následujícího oddílu.
15. 15. Způsob podle nároku 14, vyznačující se tím, že uvedené stěny jsou zabudovány do alespoň jedné podélně dělené trubice (50) přibližně obdélníkového průřezu.
16. 16. Způsob podle některého z nároků lažll, vyznačující se tím, že se rafinace provádí v alespoň jednom oddíle (21) umístěném za taviči komorou (2), který je možno uvádět do rotace pro zajištění odstředivé rafinace, přičemž tento oddíl je dále opatřen jedním nebo více prostředky pro přinucení roztavených vitrifikovatelných materiálů k rafinaci protékat v tenké

    30 vrstvě o „tloušťce“ R1/R0 alespoň 0,8 nebo o absolutní tloušťce nejvýše 10 cm, kde R0 je průměrný průměr přibližně válcovité dutiny, ve které protéká roztavený materiál, vymezené v tomto oddíle, a Rl je průměrný průměr dělicího prostředku zavedeného do dutiny pro přinucení roztavených materiálů protékat mezi vnitřními stěnami dutiny a dělicím prostředkem.

    35
17. 17. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že všechny nebo část vitrifikovatelných materiálů se zavádí do taviči komory (2) pod hladinou roztavených vitrifikovatelných materiálů.
18. 18. Zařízení pro tavení a rafinaci vitrifikovatelných materiálů, zejména k provádění způsobu

    40 podle některého z předcházej ících nároků, vyznačující se tím, že zahrnuje alespoň jednu taviči komoru (2) opatřenou hořáky (5) napájenými fosilním palivem nebo palivy typu zemního plynu a oxidantem nebo oxidanty typu vzduchu nebo kyslíku, přičemž uvedené hořáky jsou umístěny tak, že vstřikují tato paliva/plyn nebo plyny vznikající spalováním

    45 pod hladinu hmoty (7) vitrifikovatelných materiálů zaváděných do uvedené taviči komory, a prostředky pro rafinaci roztavených vitrifikovatelných materiálů v „tenké vrstvě“ o tloušťce maximálně 15 cm v samotné taviči komoře (2) nebo v alespoň jednom rafinaěním oddíle (9, 21) za tavící komorou.
19. 19. Zařízení podle nároku 18, vyznačující se tím, že rafinační oddíl nebo oddíly (9) je statický nebojsou statické a zahrnuje nebo zahrnují průtokový kanál tvořící žlab (10) a klenbu (11), jeden nebo více prostředků pro nucené vedení roztavených vitrifikovatelných materiálů k rafinaci uvedeným kanálem v tenké vrstvě prouděním s pístovým tokem, zejména o hloubce _ 10 _ cz 301120 B6 menší než 15 cm, přičemž zvolený poměr průměrné výšky k průměrné šířce uvedeného kanálu je menší než 1 a s výhodou menší než 0,5.
20. 20. Zařízení podle nároku 18 nebo 19, vyznačující se tím, že rafinační oddíl nebo

    5 oddíly je statický nebojsou statické, přičemž má nebo mají průtokový kanál tvořený žlabem (10) a klenbou (11), jeden nebo více prostředků pro nucené vedení roztavených vitrifikovatelných materiálů k rafinaci v uvedeném kanálu v tenké vrstvě, zejména o hloubce maximálně 15 cm, kterými jsou alespoň prostředky pro úpravu/regulaci toku roztavených vitrifikovatelných materiálů na vstupu a/nebo na výstupu rafinačního kanálu (9).
21. 21. Zařízení podle některého z nároků 18 až 20, vyznačující se tím, že kanál (9) je opatřen topnými prostředky, zejména typu s kyslíkovými hořáky (12) uspořádanými nad roztavenými vitrifikovatelnými materiály.

    15
22. 22. Zařízení podle některého z nároků 18 až 21, vyznačující se tím, že průtokový kanál je opatřen prostředky pro homogenizaci vitrifikovatelných materiálů.
23. 23. Zařízení podle nároku 18, vyznačující se tím, že taviči komora (2) nebo rafinační oddíl uspořádaný za ní zahrnuje alespoň jeden konstrukční prostředek pro rafinaci v tenké

    20 vrstvě ve formě alespoň dvou sousedních stěn (53, 53’), navzájem přibližně paralelních, uzpůsobené alespoň k částečnému ponoření do hmoty roztavených vitrifikovatelných materiálů, a skloněné vzhledem ke dnu uvedené komory nebo uvedeného oddílu.
24. 24. Zařízení podle nároku 23, vyznačující se tím, že tyto stěny jsou zabudovány
25. 25 v alespoň jednom podélně děleném trubicovitém prvku (50), zejména majícím přibližně obdélníkový průřez.

    25. Zařízení podle nároku 24, vyznačující se tím, že tento alespoň jeden trubkovitý prvek (50) je umístěn nebo jsou umístěny v taviči komoře (2) a ústí do výstupního otvoru (8)

    30 uvedené komory.
26. 26. Zařízení podle nároku 18, vyznačující se tím, že rafinační oddíl zahrnuje alespoň jedno zařízení (21) schopné otáčení pro zajištění odstředivé rafinace, přičemž vnitřní stěny (33) uvedeného zařízení určují přibližně prostor tvaru dutého válce, vertikálního v jeho střední

    35 Částí.
27. 27. Zařízení podle nároku 26, vyznačující se tím, že zařízení (21) schopné otáčení je, alespoň v části své výšky, opatřeno ve vnitřním prostoru přepážkami (34) pro nucené vedení roztavených vitrifikovatelných materiálů k protékání mezi vnitřními stěnami (33) zařízení

    40 a těmito přepážkami (34), přičemž průměrná vzdálenost mezi stěnami a přepážkami určuje „tloušťku“ tenké vrstvy.
28. 28. Zařízení podle nároku 27, vyznačující se tím, že průměrná vzdálenost mezi přepážkami a stěnami definovaná jako poměr jejich průměrů R1/R0 je alespoň 0,8, kde R0 je

    45 průměrný průměr přibližně válcovité dutiny, ve které protéká roztavený materiál, vymezené v tomto oddíle, a Rl je průměrný průměr dělicího prostředku zavedeného do dutiny pro přinucení roztavených materiálů protékat mezi vnitřními stěnami dutiny a dělicím prostředkem.
29. 29. Zařízení podle některého z nároků 26až28, vyznačující se tím, že stěny zaříze50 ní jsou vyloženy žáruvzdornými bloky (32) typu elektrotavených bloků, vytvářejících tepelnou izolaci (31) zabudovanou způsobem bránícím jejímu rozbití odstředivou silou.
30. 30. Zařízení podle některého z nároků 26 až 29, vyznačující se tím, že zařízení (21) je opatřeno prostředky pro zachycování pevných částic, umístěnými v jeho nižší oblasti, majícími

    55 tvar zářezů/drázek (28) vytvořených v jeho vnitřních stěnách (33).

    CZ 301120 Bó
31. 31. Zařízení podle některého z nároků 18 až 30, vyznačující se tím, že tavící komora (2) je opatřena alespoň jedním prostředkem pro zavádění vitrifikovatelných materiálů pod hladinu tavených vitrifikovatelných materiálů, zejména alespoň dvěma těmito prostředky, s výho5 dou ve formě jednoho nebo více otvorů spojených s přiváděcími prostředky šroubovicového typu.
32. 32. Zařízení podle některého z nároků 18 až 31, vyznačující se tím, že stěny tavící komory (2), zejména ty, které jsou ve styku s taveninou vitrifikovatelných materiálů, jsou na bázi io žáruvzdorných materiálů spojených s chladicím systémem používajícím tekutinu typu vody.
33. 33. Zařízení podle některého z nároku 18až32, vyznačující se tím, že stěny tavící komory (2) zejména ty, které jsou ve styku s taveninou vitrifikovatelných materiálů, jsou na bázi žáruvzdorných materiálů obložených povlakem z kovu (40) typu molybdenu.
34. 34. Zařízení podle nároku 33, vyznačující se tím, že uvedený povlak (40) je upevněn v určitém odstupu od stěn sestávajících z žáruvzdorných materiálů.
35. 35. Zařízení podle nároku 33 nebo 34, vyznačující se tím, že uvedený povlak sestá20 vá z plochy pro styk s roztavenými materiály, která je spojitá nebo perforovaná otvory (41).
36. 36. Zařízení podle některého z nároků 18až35, vyznačující se tím, že alespoň některé hořáky (5) v taviči komoře (2) jsou konstruovány tak, že mohou rovněž vstřikovat do taveniny vitrifikovatelných materiálů tekutinu, která se neúčastní spalování, místo oxidantů

    25 a/nebo paliva, zejména inertní plyn typu N₂ a/nebo chladivo typu vody.
37. 37. Použití způsobu podle některého z nároků 1 až 18 nebo zařízení podle některého z nároků 19 až 36 pro výrobu plochého skla, zejména plochého skla majícího reziduální modré zbarvení, a protisluneční a protipožární funkci, pro elektrotechniku, pro výrobu dutého skla typu sklenic

    30 nebo lahví, pro výrobu skelné vaty nebo skelných vláken pro vyztužování.