CZ301868B6

CZ301868B6 - Produkt získaný úpravou odprašku z výroby olovnatého skla, zpusob jeho prípravy a použití

Info

Publication number: CZ301868B6
Application number: CZ20080790A
Authority: CZ
Inventors: Buryan@Petr
Original assignee: Vysoká škola chemicko - technologická v Praze
Priority date: 2008-12-08
Filing date: 2008-12-08
Publication date: 2010-07-14
Also published as: CZ2008790A3

Abstract

Produkt obsahuje 0,0001 až 10 % hmotn. organické pojivové látky, vztaženo na hmotn. sušiny odprašku, jejíž popel obsahuje anorganické látky usnadnující tavení skla, které jsou vybrány ze skupiny obsahující slouceniny alkalických prvku. Dále s výhodou obsahuje 0,0002 až 5 % hmotn., vztaženo na hmotnost sušiny odprašku, látek schopných vytváret požadované barevné odstíny skla, vybraných ze skupiny oxidu kovu a/nebo pigmentu. Organické pojivové látky jsou vybrány ze skupiny sloucenin alkalických prvku s látkami na bázi celulózy a/nebo dalších polymerních látek na bázi kapalných produktu ze zpracování ropy nebo uhlí, jako jsou mastné kyseliny, polyakryláty, polyamidy nebo fenoláty. Zpusob prípravy produktu spocívá v homogenizaci odprašku s organickými a/nebo anorganickými látkami a rozpouštedlem. Zhomogenizovaná smes se granuluje nebo suší a drtí. Produkt získaný úpravou odprašku odpadajících z výroby olovnatého skla lze použít i jako doplnku oxidu kovu a olova.

Description

Oblast techniky

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 olovnatého skla představují rozdrcené zkušební výrobky a zmetky, střepy a odprašky. Odprašky vznikají při tavení skla ve sklářském vanovém agregátu. Tvoří jev podstatě nehomogenní směs oxidů kovů uvolňujících se z hladiny taveniny skloviny do proudících spalin nad hladinou roztavené skloviny. Podle panujících termodynamických podmínek ve vanovém agregátu stržené oxidy reagují se spalinami, resp. mezi sebou, (v závislosti na teplotě, době zdr15 žení v oblasti vysokých teplot, tlaku, obsahu kyslíku, rychlosti proudění atd.) a v navazujících agregátech na bazén s roztavenou sklovinou postupně tuhnou a kondenzují.

Jelikož odprašky mají řadu nežádoucích negativních účinků - od koroze technologických zařízení až po negativní vliv na životní i pracovní prostředí - musí být z odtahovaných spalin separo20 vány.

Dosavadní stav techniky

Při výrobě olovnatého skla pevné odpady vznikají vždy. Jejich vznik je dán technologií vlastní výroby požadovaných výrobků aje vzhledem ke vstupnímu složením tavených směsí a požadované vysoké výstupní kvalitě a množství jednotlivých výrobků nezměnitelný.

Odprašky vznikající při procesu tavení skla ve sklářském vanovém agregátu při výrobě olovna30 tých skel tvoří v podstatě oxidy kovů - PbO, K₂O, Na₂O, ZnO, AS2O3, drť ze zkušebních a nekvalitních výrobků a reaktanty oxidů se spalinami zemního plynu, např. KPb2(CO₃)2OH.

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 t pigmenty přidávané do tavené směsí 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. Nejvýznamnější 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 100 až 500 g/h. Jejich průměrná měmá sypná hmotnost se pohybuje v rozmezí 400 až 500 kg/m³ a distribuce velikosti prachových částic se většinou pohybuje od

0,4 do 40 pm.

Zachycené odprašky vzhledem ke své konzistenci a chemickému složení mají řadu nevýhod. Pro svoji granulometrii a vlastní hmotnost jednotlivých částic jejich prostá recyklace do surovin vkládaných do sklářského vanového agregátu není možná protože se v něm uplatňuje významnou měrou rychlost proudících spalin. Při jejich vpravení do vanového komplexu by odprašky byly okamžité strženy proudem spalin do odtahů bez významného převedení do tavené skloviny.

Dosavadní výzkum a vývoj prokázal, že chemickými procesy recyklace odprašků obsahujících oxidy kovů, zejména olova, alkalických kovů, arsenu a zinku, pro jejich fyzikální a ťyzikálně55 chemické vlastnosti, je možné je za pomoci organických látek beze zbytku spalitelných převést

- 1 CZ 301868 B6 na částice o podstatně větší sypné hmotnosti a recyklovat. Významnou nevýhodou tohoto procesu je obtížnost a časová náročnost převádění těchto organických látek do roztoků. V případě nedostatků rozpouštědla, mnohé tyto látky vytvářejí obtížně zpracovatelné gely. Při aplikacích větších objemů rozpouštědel zaručujících větší rychlost rozpouštění to vede k tomu, že vznikající roztoky jsou mnohdy málo koncentrované. Potřeba velkých objemů rozpouštědel vede pak k aplikaci objemných zařízení potřebných pro přípravu pojidel. Zpětné oddělení rozpouštědel z recyklované substance na druhou stranu proces zpomaluje, resp. zvyšuje spotřebu energie na jejich odpaření a tudíž proces ekonomicky prodražuje.

Využití odprašků jako obchodovatelný produkt bez jejich agregace do větších částic, resp. celků, je nyní ekonomicky obtížné a náročné.

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 a jejich 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., vztaženo na hmotnost sušiny odprašků, organických pojivových látek, jejichž popel obsahuje anorganické látky usnadňující tavení skla a jsou vybrány ze skupiny obsahující sloučeniny alkalických prvků.

Produkt dále může obsahovat 0,0002 až 5 % hmotn., vztaženo na hmotnost sušiny odprašků, anorganických látek usnadňujících tavení skla a/nebo 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.

Organické pojivové látky jsou vybrány ze skupiny tvořené látkami na bázi sloučenin škrobu, modifikovaných škrobů, dextrinu, 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, s prvky alkalických kovů ve formě solí anorganických kyselin nebo hydroxidů, které vytvářejí po rozpuštění a při spalování sloučeniny usnadňující tavení skla.

Způsob přípravy produktu spočívá podle vynálezu v tom, že se k odpraškům přidá roztok organické pojivové látky v rozpouštědle vybraném ze skupiny tvořené vodou a/nebo spalitelným organickým rozpouštědlem, nebo se ke zhomogenizované směsi odprašků a organické pojivové látky přidá rozpouštědlo, vybrané ze skupiny tvořené vodou a/nebo spalitelným organickým rozpouštědlem, a směs se homogenizuje a rozpouštědlo se odpaří.

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

Získaný produkt se drtí nebo se zhomogenizovaná směs před odpařením rozpouštědla granuluje.

Produkt získaný úpravou odprašků z výroby olovnatého skla lze použít jako doplňku oxidů kovů a olova k další přípravě olovnatého skla.

Spojením původních, velmi jemných částic odprašků ve větší agregáty se zvýší sypná měrná hmotnost odprašků. Tyto již nejsou strhávány spalinami do odváděné vzdušiny mimo vanovou část agregátu a přidáním látek snižujících teploty tavení se usnadní tavení recyklátu. Modifikací organických pojivových látek sodíkem, draslíkem a/nebo dalšími kovy se usnadní a urychlí jejich

-2CZ 301868 B6 rozpouštění, resp. podstatně sníží objemy a množství nádob potřebných pro jejich přípravu. Tímto postupem lze usnadnit a ekonomicky zefektivnit recyklaci nyní odpadající substance.

S ohledem na upravovatelnou granulometrii produktu a jeho složení, zejména pokud se týká látek usnadňujících tavení substrátu ve vanovém komplexu podle vynálezu, je možné odprašky opětovně zpracovat jako plně hodnotnou surovinu pri výrobě skla a tím snížit množství vnikajících odpadů a podstatně snížit náklady spojené s jejich likvidací. Protože 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 agregátu, které s ohledem na svoji granulometrii nemohly být doposud využívány. Pri 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 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

Odprašky z výroby olovnatého skla obsahující 99,1 % hmotn. částic menších než 0,125 mm ve formě produktu vzniklého jejich mechanickým smícháním s modifikovanou karboxymethy 130 celulózou sodíkem v poměru 75 kg odprašků a 0,5 kg modifikované celulózy s obsahem sodíku 7 % hmot. a 24,5 kg vody se umístil do nepřímo vyhřívané sušárny při 105 °C odpadním teplem z výroby skla. Po vysušení směsi se vzniklý suchý produkt přidával po částech o hmotnosti cca 5 kg k jednotlivým šaržím dávkovaným do sklářského vanového komplexu po dobu 20 hodin. Sledováním 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

Kodpraškům obsahujícím 12,1 % hmotn. PbO a 10,2 % hmotn. KPb₂(CO₂)OH o měrné sypné hmotnosti 478 kg/m³ se přidalo 0,11 % hmotn. tuhé karboxymethylcelulózy modifikované draslíkem. Jeho obsah v modifikované celulóze činil 2 % hmotn.

Po dokonalé homogenizaci ke 330 kg takto připravené směsi bylo přidáno 42 1 vody a 3 litry 0,2% roztoku octanu draselného. Připravená suspenze v rotačním mísiči byla uložena do nádob, které byly položeny na pás procházející tunelovou sušárnou. Vysušený granulát získaný po vyklopení nádob se 70% podílem částic přesahujících 4 cm byl mechanicky rozdrcen tak, aby všechny částice byly menší než 0,6 cm. Rozdrcený suchý produkt byl postupně přidáván k jed50 notlivým Šaržím dávkovaným do sklářského vanového agregátu pro výrobu olovnatého skla po dobu 72 hodin tak, aby jeho hmotnostní podíl dosahoval v dávkované směsi max. 1 % hmotn. Sledováním množství i složení odprašků na výstupu z různých částí odlučovacího zařízení spalin vanového agregátu nebylo zjištěno, že dávkovaný recyklát dle vynálezu nebyl stržen proudícími spalinami nad hladinou roztavené skloviny do odpadů.

-3 CZ 301868 B6

Příklad 3

K odpraškům obsahujícím 12,0 % hmotn. PbO a 10,3 % hmotn. KPb2(CC>2)OH o měrné sypné hmotnosti 480 kg/m³ se přidalo 1,5 % hmotn. produktu vzniklého zpracováním kyseliny akrylové a 1 % hmotn. produktu vzniklého zpracováním kyseliny akrylové a její sodné soli.

Po dokonalé homogenizaci bylo ke 125 kg takto připravené směsi přidáno 25 % hmotn. vody. Připravená suspenze v mísiči byla uložena do nádob, které byly vloženy do sušárny. Vysušený granulát získaný po vyklopení nádob byl mechanicky rozdrcen tak, aby všechny Částice byly io 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 0,5 % hmotn. Sledováním jak množství, tak složení odprašků na výstupu z odlučovacího zařízení spalin vanového agregátu nebylo prokázáno, že by dávkovaný recyklát obsahující sodík dle vynálezu byl stržen proudícími spalinami nad hladinou roztavené skloviny do odpadů.

Příklad 4

K odpraškům obsahujícím 10,7% hmotn. PbO a 1 % hmotn. ZnO se přidá v množství 0,1 % hmotn. směs ZnO a PbO o poměru 1:1. Smíšení se provede v kovové nádobě vybavené míchadlem za pokojové teploty. 25 kg vzniklé směsi bylo následně přidáno při pokojové teplotě k 3 litrům vodné disperse sodné soli karboxymethylcelulózy.

Po navazující homogenizaci se suspenze zbavila vody jejím umístěním do duplikátoru zahřívaného na teplotu 90 °C. Po vysušení byl připravený recyklát přidáván jednu směnu do drtiče, ve kterém byla připravována surovina pro vanový sklářský agregát v množství 1,5% 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 5

K odpraškům obsahujícím 10,5 % hmotn. PbO a 0,95 % hmotn. ZnO se přidá v množství 0,1 % hmotn. směs ZnO a PbO o poměru 1:1. Smíšení se provede v kovové nádobě vybavené míchad40 lem za pokojové teploty. 50 kg vzniklé směsi bylo následně přidáno za pokojové teploty k 5 litrům 10% vodného roztoku po lyv i nyl alkoholu obsahujícího 1 % hmotn. K₂CO₃. Po navazující homogenizaci se suspenze zbavila vody jejím umístěním do odtahu sušárny zahřívané na teplotu 105 °Č. Po vysušení byl připravený recyklát přidáván týden do drtiče, ve kterém byla připravována surovina pro vanový sklářský agregát v množství 2 % hmotn. Výše popsaným pos45 tupém připravená surovina byla dále obvykle dávkována vstupními otvory do pracovní části agregátu.

Příklad 6

K 100 kg odprašků obsahujících 98 % hmotn. částic menších než 50 pm se předem přidalo 15 1 předem připraveného 1% vodného roztoku sodnodraselné soli karboxymethylcelulózy obsahujícího 0,1 % hmotn. fenolátu sodného dokonalém promíchání bylo ze vzniklé směsi odstraněno rozpouštědlo postupným zahrátím na teplotu 105 °C. Takto připravený recyklát po rozdrcení byl šaržovitě přidáván opakovaně v množství 2 kg ke 200 kg jednotlivých šarží surovinové směsi

-4CZ 301868 B6 přerušovaně 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.

Průmyslová využitelnost

Vynález je využitelný ve sklářském průmyslu.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Produkt získaný úpravou odprašků odpadajících z výroby olovnatého skla, vyznačující se t í m, že obsahuje 0,0001 až 10 % hmotn. organické pojivové látky, vztaženo na hmotn. sušiny odprašků, jejíž popel obsahuje anorganické látky usnadňující tavení skla, které jsou vybrá20 ny ze skupiny obsahující sloučeniny alkalických prvků.
2. Produkt podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje 0,0002 až 5 % hmotn., vztaženo na hmotnost sušiny odprašků, anorganických látek usnadňujících tavení skla.

25
3. Produkt podle nároků la2, vyznačující se tím, že 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.
4. Produkt podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že organické pojivové látky

30 jsou vybrány ze skupiny tvořené látkami na bázi sloučenin škrobu, modifikovaných škrobů, dextrinu, cukrů, modifikovaných cukrů, modifikované celulózy a/nebo dalších polymemích látek na bázi kapalných produktů ze zpracování ropy nebo uhlí, jako jsou polyethylenglykol, póly akry 1, polyamid, polystyren nebo fenolformaldehyd, s prvky alkalických kovů ve formě solí anorganických kyselin nebo hydroxidů, které vytvářejí po rozpuštění a při spalování sloučeniny usnadňu35 jící tavení skla.
5. Způsob přípravy produktu podle nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že se k odpraškům přidá roztok organické pojivové látky v rozpouštědle vybraném ze skupiny tvořené vodou a/nebo spalitelným organickým rozpouštědlem.
6. Způsob přípravy produktu podle nároků laž 4, vyznačující se tím, že se ke zhomogenizované směsi odprašků a organické pojivové látky přidá rozpouštědlo, vybrané ze skupiny tvořené vodou a/nebo spalitelným organickým rozpouštědlem, a směs se homogenizuje a rozpouštědlo se odpaří.
7. Způsob přípravy produktu podle nároků laž4, vyznačující se tím, žesek odpraškům a/nebo jejich směsi s organickou pojivovou látkou a rozpouštědlem přidá dále 0,0002 až 5 % hmotn. látek schopných vytvářet požadované barevné odstíny skla a/nebo anorganických látek usnadňujících tavení skla, směs se homogenizuje a rozpouštědlo se odpaří.
8. Způsob podle nároků 5až 7, vyznačující se tím, že se získaný produkt drtí.
9. Způsob podle nároků 5až7, vyznačující se tím, že se zhomogenizovaná směs před odpařením rozpouštědla granuluje.

-5 CZ 301868 B6
10. Použití produktu získaného úpravou odprašků z výroby olovnatého skla podle nároků 1 až 9 jako doplňku oxidů kovů a olova.