CZ301211B6

CZ301211B6 - Produkt získaný úpravou odprašku z výroby olovnatého skla, zpusob jeho prípravy a použití

Info

Publication number: CZ301211B6
Application number: CZ20080129A
Authority: CZ
Inventors: Buryan@Petr; Bárta@Stanislav; Kostelecký@Radek
Original assignee: Vysoká škola chemicko-technologická v Praze; Sklo Bohemia, A. S.
Priority date: 2008-03-04
Filing date: 2008-03-04
Publication date: 2009-12-09
Also published as: CZ2008129A3

Abstract

Produkt obsahuje 0,0001 až 10 % hmotn. beze zbytku spalitelných organických látek, vztaženo na hmotnost odprašku. Dále s výhodou obsahuje 0,0002 až 5 % hmotn., vztaženo na hmotnost sušiny odprašku, látek schopných vytváret požadované barevné odstíny skla, vybraných ze skupiny tvorené oxidy kovu a/nebo pigmenty. Beze zbytku spalitelné organické látky jsou vybrány ze skupiny tvorené látkami na bázi škrobu, modifikovaných škrobu, dextrinu, cukru, modifikovaných cukru, modifikované celulózy, a/nebo dalších polymerních látek na bázi kapalných produktu ze zpracování ropy nebo uhlí jako jsou polyethylenglykol, polyakryl, polyamid, polystyren nebo fenolformaldehyd. Zpusob prípravy produktu spocívá v homogenizaci odprašku s organickými látkami a rozpouštedlem. Zhomogenizovaná smes se granuluje nebo suší a drtí. Produkt získaný úpravou odprašku odpadajících z výroby olovnatého skla lze použít jako doplnku oxidu kovu a olova.

Description

Předmětem vynálezu je produkt získaný úpravou odpadů z výroby olovnatého skla, způsob jeho přípravy a jeho použití zejména pro recyklaci oxidů kovů a olova zpět do výroby olovnatého skla.

io Odpady při výrobě skla obsahují rozdrcené zmetky a střepy a odprašky. Odprašky vznikají při procesu tavení skla ve sklářském vanovém agregátu při výrobě olovnatého skla. Tvoří je v podstatě nehomogenní směs oxidů kovů uvolňujících se z taveniny sklo viny do proudu spalin proudících nad hladinou roztavené sklo viny. Podle panujících termodynamických podmínek stržené oxidy reagují se spalinami, resp. mezi sebou (v závislosti na teplotě, době zdržení v oblasti vyso15 kých teplot, tlaku, obsahu kyslíku, rychlosti atd.) a postupně tuhnou a kondenzují v agregátech navazujících na bazén s roztavenou sklovinou.

Protože mají celou řadu nežádoucích negativních účinků od koroze technologických zařízení až po negativní vliv na živé organismy, musí být z odtahovaných spalin oddělovány a následně nákladně likvidovány.

Dosavadní výzkum a vývoj prokázal, že chemické procesy recyklace odprašků obsahující oxidy kovů, zejména olova, alkalických kovů, arsenu a zinku pro svoje fyzikální a fyzikálně-chemické vlastnosti nejsou ekonomicky schopny konkurovat procesům solidifikace nebo skládkování, a proto nejsou dnes průmyslově recyklovány.

Dosavadní stav techniky

Při výrobě olovnatého skla vznikají pevné odpady vždy. Jejich vznik je dán technologií vlastní výroby požadovaných výrobků a je vzhledem k požadované vysoké výstupní kvalitě a množství jednotlivých výrobků nezměnitelný.

Odprašky vznikají při procesu tavení skla ve sklářském vanovém agregátu při výrobě olovnatých skel a tvoří je v postatě oxidy kovů - PbO, K₂O, Na₂O, ZnO, As₂O₃, drť z nekvalitních výrobků a reaktanty oxidů se spalinami zemního plynu, např. KJ^CO^OH.

Vznikají vytékáním různých látek ze skloviny do proudu spalin se kterými reagují nebo stržením ještě neroztavených látek ze sklářského vanového agregátu proudícími spalinami do odtahů.

V některých případech jsou do odprašků strhávány i pigmenty přidávané do tavené směsi pro dosažení požadovaného zabarvení skla.

Z odtahované vzdušiny, která postupně předává svou energii v několikastupňových chladicích agregátech a chladne, jsou odprašky oddělovány, zachycovány a shromažďovány ve vyhrazených aparátech. Nej významnější část odprašků je ze spalin zachycena ve filtrech.

Množství zachycovaných odprašků v přepočtu na 1 m² plochy otápěného sklářského agregátu se průměrně pohybuje v rozmezí 1 až 3 kg za směnu. Jejích průměrná měrná sypná hmotnost se pohybuje v rozmezí 400 až 500 kg/m³, přičemž průměrná velikost prachových částic se pohybuje od 0,4 do 40 pm.

Zachycené odprašky vzhledem ke své konzistenci a chemickému složení mají radu nevýhod. Pro svoji granulometrii a vlastní hmotnost jednotlivých částic jejich prostá recyklace do surovin vkládaných do sklářského vanového agregátu s významnými rychlostmi proudících spalin není možná. Při jejich vpravení do vanového komplexu by odprašky byly okamžitě strženy do proudu spalin bez významného převedení do tavené skloviny, Využití odprašků jako obchodovatelný produkt je nyní ekonomicky velmi nevýhodné. Významnými negativními faktory je i jejich malá měrná sypná hmotnost, obtížný transport nebo toxicita, zejména pokud se to týká olova.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky současného stavu techniky při využití odprašků vznikajících při procesu tavení skla ve sklářském vanovém komplexu při výrobě olovnatých skel obsahujících oxidy kovů io ajejich reakční produkty z látkami tvořících spaliny, kde jako energetické médium je používán zemní plyn, odstraňuje produkt získaný úpravou odpadů, zejména odprašků, který podle tohoto vynálezu vedle odprašků obsahuje 0,0001 až 10 % hmotn. beze zbytku spalitelných organických látek, vztaženo na hmotn. odprašků.

Produkt dále obsahuje 0,0002 až 5 % hmotn., vztaženo na hmotnost sušiny odprašků, látek schopných vytvářet požadované barevné odstíny skla, vybraných ze skupiny tvořené oxidy kovů a/nebo pigmenty.

Beze zbytku spalitelné organické látky jsou vybrány ze skupiny tvořené látkami na bázi škrobu, modifikovaných škrobů, dextrinů, cukrů, modifikovaných cukrů, modifikované celulózy, a/nebo dalších polymemích látek na bázi kapalných produktů ze zpracování ropy nebo uhlí, jako jsou polyethylenglykol, polyakryl, polyamid, polystyren nebo fenolformaldehyd.

Způsob přípravy produktu podle vynálezu spočívá v tom, že se k odpraškům přidá organická látka, ke zhomogenizované směsi se přidá rozpouštědlo, vybrané ze skupiny tvořené vodou nebo spalitelným organickým rozpouštědlem a směs se homogenizuje a rozpouštědlo se odpaří.

Způsob přípravy produktu s výhodou spočívá v tom, že se k odpraškům přidá roztok organické látky a směs se homogenizuje a rozpouštědlo se odpaří, nebo se k odpraškům přidá rozpouštědlo a po homogenizaci se přidá organická látka a směs se dále homogenizuje a rozpouštědlo se odpaří,

K odpraškům nebo jejich směsi s organickou látkou a rozpouštědlem lze přidat dále 0,0002 až 5 % hmotn. látek schopných vytvářet požadované barevné odstíny skla, směs se homogenizuje a rozpouštědlo se odpaří.

Zhomogenizovanou směs před odpařením rozpouštědla lze upravit granulací nebo suchý produkt lze dále upravit drcením.

Produkt získaný úpravou odprašků odpadajících z výroby olovnatého skla lze použít v téže nebo jiné výrobně skla jako doplňku oxidů kovů a olova.

Přírodní polymemí organické látky a uhelné a ropné produkty, jako jsou například fenol a na jeho bázi syntetické pryskyřice, polyethylenglykol a další polymemí organické látky slepují velmi jemné částice odprašků do celků o větších částicích, resp. do substance o větší měrné sypné hmotnosti.

Spojením povodních, velmi jemných částic odprašků ve větší agregáty se zvýší sypná hmotnost odprašků a tyto již nejsou strhávány spalinami do odváděné vzdušiny mimo vanovou část agregátu. Tímto postupem lze recyklovat nyní odpadající substanci, která byla převážné z ekono50 mických důvodů skládkována. Dosavadní likvidace odprašků spočívá v jejich ukládání na skládky toxických odpadů.

S ohledem na granulometrii produktu podle vynálezu je možné odprašky opětovně zpracovat jako plně hodnotnou surovinu při výrobě skla a tím snížit množství vnikajících odpadů. Protože .? LL 0U1Z11 DO přidávané organické látky jsou spalitelné, jejich spálení ve sklářském vanovém agregátu snižuje energetickou náročnost výroby skla.

Další výhodou podle vynálezu je možnost přidávání různých surovin ve sklářském vanovém 5 agregátu, které s ohledem na svoji granulometrii nemohly být doposud využívány pro jejich granulometrii. Při dosavadním způsobu dávkování byly okamžitě strženy proudícími spalinami do odlučovacích agregátů a proto se nepodílely na vytváření taveniny skla.

Produkt získaný z odpadů, zejména z dosavadních odprašků výroby olovnatého skla obsahuje ío oxidy kovů a zejména olovo a je tudíž dobrou obchodovatelnou komoditou.

Způsob úpravy odpadů, získání nového produktu a jeho recyklace je blíže popsána v příkladech provedení vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Homogenizované odprašky obsahující 99% hmotn. částic menších než 0,1 mm ve formě produktu vzniklého jejich mechanickým smícháním se škrobem v poměru 75 kg odprašků a 0,30 kg škrobu a 24,7 kg vody se umístily do elektricky vyhřívané sušárny. Po jejím vyhřátí na 80 °C se vzniklý suchý produkt přidával po částech o hmotnosti cca 5 kg k jednotlivým šaržím dávkova25 ným do sklářského vanového komplexu po dobu 24 hodin. Kontinuálním měřením množství a složení odprašků na výstupu z odlučovacího zařízení spalin vanového agregátu bylo zjištěno, že dávkovaný recyklát dle vynálezu nebyl stržen proudícími spalinami nad hladinou roztavené skloviny do odpadů.

Příklad 2

Odprašky obsahující 98 % hmotn. částic menších než 80 pm se přidaly do předem je připraveného 1% hmotn. vodného roztoku dextrinu v poměru 80 kg odprašků a 10 kg vodného roztoku.

Takto vzniklá homogenní směs se dávkovala do hnětače, ze kterého byla po 30minutovém hnětení za teploty 45 °C vytlačena ve formě válečků o průměru 5 mm. Takto připravený granulát byl vysušen jeho několikadenním umístěním do odvětrávaných prostorů s teplotou 25 až 28 ^QC. Po kontrole prokazující, že obsah vody v granulátu je menší než 5 % hmotn., byl šaržovitě přidáván opakovaně v množství 3 kg ke 150 kg jednotlivých šarží surovinové směsi dískontinuálně dávko40 váných do sklářského vanového agregátu. Sledováním množství a složení odprašků na výstupu z odlučovacího zařízení spalin agregátu bylo zjištěno, že dávkovaný recyklát dle vynálezu nebyl stržen proudícími spalinami nad hladinou roztavené skloviny do odpadů.

Příklad 3

K odpraškách obsahujícím 12,1 % hmotn. PbO a 10,2 % hmotn. KPb₂(CO₂)OH o měrné sypné hmotnosti 485 kg/m³ se přidalo 0,05 % hmotn. tuhého dextrinu.

Po dokonalé homogenizaci ke 100 kg takto připravené směsi bylo přidáno 15 1 vody. Připravená suspenze v rotačním mísiči byla uložena do nádob, které byly položeny na kovový pás procházející tunelovou sušárnou. Vysušený granulát získaný po vyklopení nádob s 50% podílem částic přesahující 2 cm byl mechanicky rozdrcen tak, aby všechny částice byly menší než 0,5 cm. Rozdrcený suchý produkt byl postupně přidáván k jednotlivým šaržím dávkovaným do sklářské55 ho vanového agregátu pro výrobu olovnatého skla po dobu 24 hodin tak, aby jeho hmotnostní

-3CZ 301211 Bó podíl dosahoval v dávkované směsi cca 1 % hmotn, Sledováním jak množství, tak složení odprašků na výstupu z odlučovacího zařízení spalin vanového agregátu nebylo zjištěno, že by dávkovaný recyklát dle vynálezu byl stržen proudícími spalinami nad hladinou roztavené skloviny do odpadů.

Příklad 4

K odpraškách obsahujícím 12,0 % hmotn, PbO a 10,3 % hmotn. KPb₂(CO₂)OH o měrné sypné io hmotnosti 480 kg/m³ se přidalo 2,5 % hmotn. produktu vzniklého zpracováním kyseliny akrylové.

Po dokonalé homogenizaci bylo ke 100 kg takto připravené směsi přidáno 30 % hmotn. vody. Připravená suspenze v rotačním mísiči byla uložena do nádob, které byly položeny na kovový pás procházející tunelovou sušárnou. Vysušený granulát získaný po vyklopení nádob s 50% podílem částic přesahující 2 cm byl mechanicky rozdrcen tak, aby všechny částice byly menší než 0,5 cm, Rozdrcený suchý produkt byl postupně přidáván k jednotlivým šaržím dávkovaným do sklářského vanového agregátu pro výrobu olovnatého skla po dobu 24 hodin tak, aby jeho hmotnostní podíl dosahoval v dávkované směsi cca I % hmotn. Sledováním jak množství, tak složení odprašků na výstupu z odlučovacího zařízení spalin vanového agregátu nebylo zjištěno, že by dávkovaný recyklát dle vynálezu byl stržen proudícími spalinami nad hladinou roztavené skloviny do odpadů.

Příklad 5

Recykláty připravené dle příkladu 2 a 3 byly použity jako surovina v jiném vanovém agregátu než u kterého byl zachycen v podobě obchodovatelného surovinového produktu. Vyhodnocováním množství a složení odprašků na výstupu z obdobného odlučovacího zařízení spalin tohoto vanového agregátu bylo zjištěno, že dávkované recykláty dle vynálezu nebyly strženy proudícími spalinami nad hladinou roztavené skloviny do odpadů.

Ve vystupujících spalinách sledovaného vanového agregátu s bazénem skloviny nebyl zaznamenán ve vystupujícím plynu obsah dávkovaného ZnO ve formě produktu připraveného dle vynálezu.

Příklad 6

K odpraškům obsahujícím 10,7 % hmotn. PbO a 1 % hmotn, ZnO se přidá v množství 0,1 % hmotn. směsi ZnO a PbO o poměru 1:1. Smíšení se provede v kovové nádobě vybavené míchad40 lem za pokojové teploty. 25 kg vzniklé směsi bylo následně přidáno při pokojové teplotě k 3 litrům vodné disperse amidu kyseliny akrylové. Po navazující homogenizaci se suspenze zbavila vody jejím umístěním do mobilního duplikátem zahřívaného vodou o teplotě 85 °C. Po vysušení byl připravený recyklát přidáván týden do drtiče, ve kterém byla připravována surovina pro vanový sklářský agregát v množství 2 % hmotn. výše popsaným postupem. Připravená surovina byla dále dávkována vstupními otvory do pracovní části agregátu.

Dlouhodobým sledováním ve vystupujících spalinách ze sledovaného vanového agregátu s bazénem skloviny nebyl zaznamenán zvýšený obsah ZnO dávkovaného ve formě produktu připraveného dle vynálezu do vanového agregátu,

Příklad 7

K odpraškům obsahujícím 10,7 % hmotn. PbO a 1 % hmotn. ZnO se přidá v množství 0,1 % hmotn. směsi ZnO a PbO o poměru 1:1. Smíšení se provede v kovové nádobě vybavené míchad_ Λ _ lem za pokojové teploty. 50 kg vzniklé směsi bylo následně přidáno za pokojové teploty k 5 litrům 10% vodného roztoku polyvinylalkoholu. Po navazující homogenizaci se suspenze zbavila vody jejím umístěním do sušárny zahřívané na teplotu 80 °C. Po vysušení byl připravený recyklát přidáván týden do drtiče, ve kterém byla připravována surovina pro vanový sklářský agregát v množství 2 % hmotn. Výše popsaným postupem připravená surovina byla dále obvykle dávkována vstupními otvory do pracovní části agregátu.

Příklad 8

K odpraškům obsahujícím 11,5 % hmotn. PbO a 0,5 % hmotn. ZnO se přidá v množství 0,1 % hmotn. ZnO. Smíšení se provede v kovové nádobě vybavené míchadlem za pokojové teploty. K 50 kg vzniklé směsi bylo následně přidáno za pokojové teploty 10 litrů 8% hmotn. vodného roztoku kondenzačního produktu formaldehydu a močoviny. Po navazující homogenizaci se is suspenze zbavila vody jejím umístěním do sušárny zahřívané na teplotu 150 °C. Po vysušení byl připravený recyklát přidáván do drtiče, ve kterém byla připravována surovina pro vanový sklářský agregát v množství 2,5 % hmotn. Výše popsaným postupem připravená surovina byla dále obvykle dávkována vstupními otvory do pracovní části agregátu.

Příklad 9

K 100 kg odprašků obsahujících 98 % hmotn. částic menších než 50 pm se předem přidalo 15 1 ethanolu. Po promíchání se ke vzniklé směsi přidalo 5 1 předem připraveného 0,1% ethanolického roztoku fenolformaldehydové pryskyřice. Po dokonalém promíchání bylo ze vzniklé směsi odstraněno rozpouštědlo postupným zahřátím na teplotu 105 °C. Takto připravený recyklát po rozdrcení byl šaržovitě přidáván opakovaně v množství 2 kg ke 200 kg jednotlivých šarží surovinové směsi diskontinuálně dávkovaných do sklářského vanového agregátu. Sledováním množství a složení odprašků na výstupu z odlučovacího zařízení spalin agregátu bylo zjištěno, že dávkovaný recyklát dle vynálezu nebyl stržen proudícími spalinami nad hladinou roztavené skloviny do odpadů.

Příklad 10

Ke 110 kg odprašků a drti z předcházející výroby olovnatého skla, obsahujících 95 % hmotn. částic menších než 50 pm se předem přidalo 1513% methanolického roztoku polyvinylacetátu. Po promíchání se ke vzniklé směsi přidalo 5 1 předem připraveného 0,1% ethanolického roztoku glycerolů a anhydridu kyseliny maleinové. Po dokonalém promíchání bylo ze vzniklé směsi odstraněno rozpouštědlo postupným zahřátím na teplotu 105 °C za občasného míchání. Takto připravený granulát byl šaržovitě přidáván opakovaně v množství 4 kg ke 180 kg jednotlivých šarží surovinové směsi diskontinuálně dávkovaných do sklářského vanového agregátu. Sledováním množství a složení odprašků na výstupu z odlučovacího zařízení spalin agregátu bylo prokázáno, že dávkovaný produkt dle vynálezu nebyl strháván proudícími spalinami nad hladinou roztavené skloviny do odpadů.

Claims

1. Produkt získaný úpravou odprašků odpadajících z výroby olovnatého skla, vyznačují5 cí se tím, že obsahuje 0,0001 až 10 % hmotn. beze zbytku spalitelných organických látek, vztaženo na hmotnost odprašků.

2. Produkt podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje 0,0002 až 5 % hmotn., vztaženo na hmotnost sušiny odprašků, látek schopných vytvářet požadované barevné io odstíny skla, vybraných ze skupiny tvořené oxidy kovů a/nebo pigmenty.

3. Produkt podle nároků 1 a2, vyznačující se tím, že beze zbytku spalitelné organické látky jsou vybrány ze skupiny tvořené látkami na bázi škrobu, modifikovaných škrobů, dextrinu, cukrů, modifikovaných cukrů, modifikované celulózy a/nebo dalších polymemích látek

15 na bázi kapalných produktů ze zpracování ropy nebo uhlí, jako jsou polyethylenglykol, polyakryl, polyamid, polystyren nebo fenolformaldehyd.

4. Způsob přípravy produktu podle nároků 1 až3, vyznačující se tím, že se k odpraškům přidá organická látka, ke zhomogenizované směsi se přidá rozpouštědlo, vybrané ze

20 skupiny tvořené vodou nebo spalitelným organickým rozpouštědlem, a směs se homogenizuje a rozpouštědlo se odpaří.

5. Způsob přípravy produktu podle nároků 1 a3, vyznačující se tím, že se k odpraškům přidá roztok organické látky, a směs se homogenizuje a rozpouštědlo se odpaří.

6. Způsob přípravy produktu podle nároků 1 až3, vyznačující se tím, že se k odpraškům přidá rozpouštědlo a po homogenizaci se přidá organická látka, a směs se dále homogenizuje a rozpouštědlo se odpaří.

30

7, Způsob přípravy produktu podle nároků 4až 6, vyznačující se tím, že se k odpraškům nebo jejich směsi s organickou látkou a rozpouštědlem přidá dále 0,0002 až 5 % hmotn. látek schopných vytvářet požadované barevné odstíny skla, a směs se homogenizuje a rozpouštědlo se odpaří.

35

8. Způsob podle nároků 4až7, vyznačující se tím, že se získaný produkt drtí.

9. Způsob podle nároků 4až7, vyznačující se tím, že se zhomogenizovaná směs před odpařením rozpouštědla granuluje.

40 10. Použití produktu získaného úpravou odprašků z výroby olovnatého skla podle nároků 1 až 9 jako doplňku oxidů kovů a olova.